单片机的温湿度检测系统设计
摘 要温湿度信息是日常生活和生产所需的基本信息，在很多场合都会进行温湿度信息的采集、存储和查询等需求。现代信息技术的发展，温湿度检测在人们的日常生活中扮演着重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，一款便宜、简单而且精确高的温湿度采集系统成为一种需求。系统设计以STC89C52单片机为主控，DHT11芯片模块、LCD1602液晶显示屏和按键模块、E2PROM存储芯片和时钟芯片模块共同组成。DHT11在时钟芯片的控制下把检测到的信号传送给主控模块。信号经过STC89C52单片机处理后，会准确地被存储到E2PROM存储芯片，并可以准确地在LCD1602液晶显示屏显示。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2课题研究的国内外发展现状 1
1.3研究课题的发展前景 2
1.4课题研究的内容和工作 2
第二章 系统总体的设计方案 4
2.1系统功能要求 4
2.2系统概述 4
2.3系统方案的比较和选择 5
2.3.1控制模块 5
2.3.2采集模块 5
2.3.3显示模块 6
2.3.4电源模块 6
2.3.5存储和时钟模块 6
2.4 系统总体设计方案 7
第三章 系统的硬件设计 9
3.1主控模块的硬件设计 9
3.2采集模块 10
3.2.1温湿度传感器DHT11简介 10
3.2.2 DHT11传感器引脚及接口介绍 10
3.2.3温湿度传感器DHT11电路设计 11
3.3显示和按键模块的设计 11
3.4存储和时钟模块的设计 12
第四章 系统的软件设计 13
4.1软件开发工具简介 13
4.1.1Altium Designer软件简介 13
4.1.2系统软件的开发环境简介 14
4.2软件设计 15
4.2.1软件总体方案设计 15
4.2.2温湿度采集程序设计 15
4.2.3显示
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程序设计 16
4.2.4存储和时钟程序设计 17
第五章 实物系统的调试 18
5.1系统的调试过程 18
5.1.1温湿度采集调试 18
5.1.2时钟模块调试 18
5.1.3存储和查询模块调试 19
5.2调试所遇问题和解决方法 19
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
附录A 24
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
社会科学的进步,伴随着我国气象中温湿检测应用的发展过程，这方面简单化、智能化、精准化程度越来越高，然而国内的仍有很多地方的检测方法相对较为传统，这种方法资源消耗大，效率又很低，准确度又不高，随机性大，很不科学。因此需要研制一种结构简单、价格低廉的测控系统。长期以来，人们在测试空气中的温湿度时所采用的方法都较为常规和传统，这类的方法在方便程度，效率方面，精确度等方面都存在明显的不足，在功能方面也不是足够的完善。在日常生活温湿度检测设备普及程度不高，在使用程度上，由于价格高、操作复杂、不便携带等因素并没有得到大众的普遍认可。在相关产品的开发程度以及企业的规模不是很大，技术不够成熟。因此简易、方便、精确的实时温湿度检测设备具有很大的发展空间和市场。
在我们的日常生活中，我们不难发现温湿度与我们密切相关，从我们家里的空调这些电器到每天的天气预报都离不开温湿度。在不同的环境和状态下对温湿度的要求存在着很大的差别。平时我们就希望空气清爽，也就是温度不高，湿度适中的状态。在工业生产中，许多产品的工艺生产环境对温湿度的要求很高，精密度高的电子设备生产过程中需要一个低温低湿的环境。一些存纺大的机械设备的屋中，我们需要很好的观察和控制好室内的温湿度，谨防火灾等意外情况的放生。从上综述来看，温湿度对我们的生活和生产影响很大，不管小的方面还是大的方面我们都应该去重视。但是由于生产和技术的问题，我们并没有让大众普遍认识到这一点，因此研究并设计出方便，简单，低价的温湿度检测设备，对现在的社会以及将来的发展有着不同寻常的意义。
1.2课题研究的国内外发展现状
相比较国内，国外对温湿度检测起步较早。传统的方法是运用模拟式的组合仪器仪表，采集环境中信息然后进行相关指示，去检测和记录。后来，在科学技术的推动下分布式检测系统得以运用。如今时代在不断发展，各国的温湿度检测方面技术进步很快，为了实现资源的合理利用，一些国家在自动化的基础上进一步实现了完全自动化、无人化。很多国家正开发和研制一种多因子综合检测系统，这种方法建立在计算机数据采集检测系统基础上。我们国家在温湿度检测的研究历程较短，技术方面也较为落后。在我们的日常生活生产中，虽然有一定的应用，但技术都比较传统，性能单一，稳定性和精确度也不够好。在技术先进程度上，目前我们国家所掌握的技术室内温度和湿度的计算机检测，但是这一技术存在一定的缺陷，只能进行单一的温湿度环境因子检测。目前，从技术角度来看，单一的检测方法在很多方面不能完成我们的需求，因此实现多点多参数的综合检测方式成为我国急需攻克的技术问题，这对我国在温湿度检测、控制和分析方面具有重要的意义。我国在计算机应用上进行的温湿度测量和控制设施，通常来说，先进行消化吸收，然后再简单应用，用于实践应用当中。从技术上说，并不存在多参数综合检测系统，多数的系统是由单片机控制的单回路，距离发达国家的差距，还是有点大。
1.3研究课题的发展前景
温湿度的检测技术还没有得到广泛运用，至今仍有不少未解之谜。存在着设备配套能力差，低效率的工业化程度，软件和硬件没有办法一起使用，不太可靠等很多问题。在未来，温湿度检测控制系统将趋于智能化、集成化，各项性能指标更准确、更稳定、更可靠。近年来，各国家的温湿度检测控制技术统一了行业标准，不断走向网络化、普及化、规模化以及无人化。
这一系列的系统应用领域非常广泛，在冷库，粮仓，电信机房，配电室，电缆线槽的监测和控制方面，在对轴承、气缸、空调等纺织机械、工业设备、检测方面，在太阳能采暖、中央空调制冷管道热计量等都有应用。尤其在气象预测方面。
1.4课题研究的内容和工作
本课题的研究内容是基于51单片机的温湿度信号采集、存储和查询系统设计。通过学习该系统的工作原理，进行设计，将其功能实现。本系统设计的核心处理器使用STC89C52系列单片机，采集信号模块使用DHT11，存储数据模块采用E2PROM存储芯片，显示和查询数据模块运用LCD1602和按键。具体的准备和操作内容有下面六点:
(1)做好前期的准备工作，首先需要搜查、研究并整理与设计课题相关的资料，进一步我们对单片机嵌入式相关设计要有一个针对性的了解，温湿度采集系统有一个大致的了解。深入了解我们所需系列单片机的系统结构，对其内部资源、接口功能、外部连接要掌握，这样才能帮助我们完成主体功能的实现。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2课题研究的国内外发展现状 1
1.3研究课题的发展前景 2
1.4课题研究的内容和工作 2
第二章 系统总体的设计方案 4
2.1系统功能要求 4
2.2系统概述 4
2.3系统方案的比较和选择 5
2.3.1控制模块 5
2.3.2采集模块 5
2.3.3显示模块 6
2.3.4电源模块 6
2.3.5存储和时钟模块 6
2.4 系统总体设计方案 7
第三章 系统的硬件设计 9
3.1主控模块的硬件设计 9
3.2采集模块 10
3.2.1温湿度传感器DHT11简介 10
3.2.2 DHT11传感器引脚及接口介绍 10
3.2.3温湿度传感器DHT11电路设计 11
3.3显示和按键模块的设计 11
3.4存储和时钟模块的设计 12
第四章 系统的软件设计 13
4.1软件开发工具简介 13
4.1.1Altium Designer软件简介 13
4.1.2系统软件的开发环境简介 14
4.2软件设计 15
4.2.1软件总体方案设计 15
4.2.2温湿度采集程序设计 15
4.2.3显示
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程序设计 16
4.2.4存储和时钟程序设计 17
第五章 实物系统的调试 18
5.1系统的调试过程 18
5.1.1温湿度采集调试 18
5.1.2时钟模块调试 18
5.1.3存储和查询模块调试 19
5.2调试所遇问题和解决方法 19
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
附录A 24
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
社会科学的进步,伴随着我国气象中温湿检测应用的发展过程，这方面简单化、智能化、精准化程度越来越高，然而国内的仍有很多地方的检测方法相对较为传统，这种方法资源消耗大，效率又很低，准确度又不高，随机性大，很不科学。因此需要研制一种结构简单、价格低廉的测控系统。长期以来，人们在测试空气中的温湿度时所采用的方法都较为常规和传统，这类的方法在方便程度，效率方面，精确度等方面都存在明显的不足，在功能方面也不是足够的完善。在日常生活温湿度检测设备普及程度不高，在使用程度上，由于价格高、操作复杂、不便携带等因素并没有得到大众的普遍认可。在相关产品的开发程度以及企业的规模不是很大，技术不够成熟。因此简易、方便、精确的实时温湿度检测设备具有很大的发展空间和市场。
在我们的日常生活中，我们不难发现温湿度与我们密切相关，从我们家里的空调这些电器到每天的天气预报都离不开温湿度。在不同的环境和状态下对温湿度的要求存在着很大的差别。平时我们就希望空气清爽，也就是温度不高，湿度适中的状态。在工业生产中，许多产品的工艺生产环境对温湿度的要求很高，精密度高的电子设备生产过程中需要一个低温低湿的环境。一些存纺大的机械设备的屋中，我们需要很好的观察和控制好室内的温湿度，谨防火灾等意外情况的放生。从上综述来看，温湿度对我们的生活和生产影响很大，不管小的方面还是大的方面我们都应该去重视。但是由于生产和技术的问题，我们并没有让大众普遍认识到这一点，因此研究并设计出方便，简单，低价的温湿度检测设备，对现在的社会以及将来的发展有着不同寻常的意义。
1.2课题研究的国内外发展现状
相比较国内，国外对温湿度检测起步较早。传统的方法是运用模拟式的组合仪器仪表，采集环境中信息然后进行相关指示，去检测和记录。后来，在科学技术的推动下分布式检测系统得以运用。如今时代在不断发展，各国的温湿度检测方面技术进步很快，为了实现资源的合理利用，一些国家在自动化的基础上进一步实现了完全自动化、无人化。很多国家正开发和研制一种多因子综合检测系统，这种方法建立在计算机数据采集检测系统基础上。我们国家在温湿度检测的研究历程较短，技术方面也较为落后。在我们的日常生活生产中，虽然有一定的应用，但技术都比较传统，性能单一，稳定性和精确度也不够好。在技术先进程度上，目前我们国家所掌握的技术室内温度和湿度的计算机检测，但是这一技术存在一定的缺陷，只能进行单一的温湿度环境因子检测。目前，从技术角度来看，单一的检测方法在很多方面不能完成我们的需求，因此实现多点多参数的综合检测方式成为我国急需攻克的技术问题，这对我国在温湿度检测、控制和分析方面具有重要的意义。我国在计算机应用上进行的温湿度测量和控制设施，通常来说，先进行消化吸收，然后再简单应用，用于实践应用当中。从技术上说，并不存在多参数综合检测系统，多数的系统是由单片机控制的单回路，距离发达国家的差距，还是有点大。
1.3研究课题的发展前景
温湿度的检测技术还没有得到广泛运用，至今仍有不少未解之谜。存在着设备配套能力差，低效率的工业化程度，软件和硬件没有办法一起使用，不太可靠等很多问题。在未来，温湿度检测控制系统将趋于智能化、集成化，各项性能指标更准确、更稳定、更可靠。近年来，各国家的温湿度检测控制技术统一了行业标准，不断走向网络化、普及化、规模化以及无人化。
这一系列的系统应用领域非常广泛，在冷库，粮仓，电信机房，配电室，电缆线槽的监测和控制方面，在对轴承、气缸、空调等纺织机械、工业设备、检测方面，在太阳能采暖、中央空调制冷管道热计量等都有应用。尤其在气象预测方面。
1.4课题研究的内容和工作
本课题的研究内容是基于51单片机的温湿度信号采集、存储和查询系统设计。通过学习该系统的工作原理，进行设计，将其功能实现。本系统设计的核心处理器使用STC89C52系列单片机，采集信号模块使用DHT11，存储数据模块采用E2PROM存储芯片，显示和查询数据模块运用LCD1602和按键。具体的准备和操作内容有下面六点:
(1)做好前期的准备工作，首先需要搜查、研究并整理与设计课题相关的资料，进一步我们对单片机嵌入式相关设计要有一个针对性的了解，温湿度采集系统有一个大致的了解。深入了解我们所需系列单片机的系统结构，对其内部资源、接口功能、外部连接要掌握，这样才能帮助我们完成主体功能的实现。
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