温湿度环境监测控制系统设计
本文研究的课题是温湿度的检测与控制，是如今社会各行各业都在关注的研究项目。温湿度的值已被作为一种参数，时刻影响着农业、工业、军事的生产过程。此次的研究的课题就是关于温湿度的控制，该控制系统主要有以下几个模块组成：主控模块，传感器模块，显示模块，报警模块。与之模块相对应的分别需要用到以下4个器件：STC89C52单片机，DHT11传感器，LCD1602液晶显示屏，蜂鸣器。该控制系统的工作原理是：DHT11数字温湿度传感器把采集到的温湿度数据传给单片机；经过单片机的分析与处理；再将温湿度数据值显示到液晶显示屏上；并对温湿度设置范围值；若超出或低于该范围值，蜂鸣器报警。虽然完成的设计系统能够达到预期目标，但任然存在着一些不足，需要进一步的改进。例如：DHT11温湿度传感器没有较高的精确度，测量值误差范围较大；因所测数据值不稳定，上下波动范围较大导致蜂鸣器间断报警。除此上述两点，该设计系统还有待完善的地方。为了使设计产品更能体现智能化，后期可以在系统板块加一个控制模块。例如：添加升温设备、降温设备、加湿设备、除潮设备，来更好的控制温湿度。为实现智能化一体，此项研究具有重大而深远的意义。 关键词 单片机，DHT11传感器，1602液晶显示屏，报警目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题研究的意义 1
1.3 课题研究的主要内容 1
1.4 课题研究的工作原理 2
2 系统总体方案设计 2
2.1 功能要求 2
2.2 设计思路 2
2.3 方案选择 3
2.4 总体设计框图 4
3 系统硬件设计 4
3.1 概述 5
3.2 主控模块设计 5
3.3 DHT11传感器模块设计 7
3.4 1602液晶显示模块设计 12
3.5 报警模块 16
4 系统软件设计 17
4.1 1602液晶显示模块设计 17
4.2 传感器模块设计 18
5 系统分析与调试 19
5.1软件调试 19
5.2硬件调试 21
结 论 23
T11传感器模块设计 7
3.4 1602液晶显示模块设计 12
3.5 报警模块 16
4 系统软件设计 17
4.1 1602液晶显示模块设计 17
4.2 传感器模块设计 18
5 系统分析与调试 19
5.1软件调试 19
5.2硬件调试 21
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
附录A 硬件原理图 26
附录B 程序清单 27
1 绪论
1.1 课题研究的背景
随着经济飞速发展，人们的生活质量也在不断提高，然而你们真的满意现在周围的温度、湿度吗？对于完美生活环境的向往，始终是人类的目标。同时工业生产中能否生产出符合人们要求的工件，控制温度、湿度，也成为常见方法[1]。在人们的生活中，谁都希望自己的生活在26℃的恒温环境中，因为这个温度能让人感到最为舒适，综上对温度湿度的检测及控制就十分的有必要了。
现如今高科技设备也越来越普及，人们对一定范围温湿度也有了更高的要求。以前对温湿度的测量和记录环境状况都是靠人来检查的[2]。有句话说得好，物尽其用。在这种情况下，人力资源被大量浪费，而且缺乏科学性，而且难免会出差错，一旦出现，将造成严重的事故，人工管理缺乏系统性[2,3]。现今监控系统就彻底解决这样的问题，这为人类的节省了大量人力与金钱。所以本次设计对于与之相关的项目还具有深远而又重大意义。
1.2 课题研究的意义
在智能控制这一块，经常用到51系列单片机，他的用途很广，集中表现在某些精密的智能仪器，从事工业检测、监测控制设备等等，只要用到该技术的领域，都取得了巨大的成果[4]。而此次研究的课题是有关温湿度检测方面的问题，本次设计采用STC89C52单片机，在控制模块上效果显著。51系列单片机在上手方面也是轻松简便，与其他类型单片机相比性价比更高[5]。
温湿度控制系统根据8051单片机进行设计，这样可以即时检查出所要检测周围温度以及湿度的变化情况[6]。完成控制温湿度在某一固定范围之内。另外，将此系统延伸至植物的生长所需的环境当中，通过检测改变了原有温湿度，使之适应植被需求，那么对于植被的增产将会带来巨大的收益。
1.3 课题研究的主要内容
（1）通过自身的研究需要设定温湿度限定值；
（2）对温湿度值进行采集，并分析；
（3）当采集到的温湿度值与给定范围值相差时，LED灯闪烁，蜂鸣器将会发声报警；
1.4 课题研究的工作原理
如何进行温度和湿度的采集以及分析，是此次毕业设计的主要目的。STC89C52此类单片机反应速度快，受周围环境影响率的比较低[2]；而之所以选择DHT11数字温湿度传感器的原因，是因为相比于以前的传感器，既可检测出温度有可检测出湿度，相比较之下十分的方便[4]。通过传感器检测出当前环境的温湿度，单片机将所测数值接收。单片机在发送从传感器传来的数值在1602液晶屏上显示。电路中的蜂鸣器属于控制模块部分。而蜂鸣器的报警是通过温度和湿度的上下限范围值。若超过该范围，蜂鸣器发声。若蜂鸣器报警，这时研究人就应该启用相关设备，来实现温湿度处于设定值范围，从而实现温湿度的控制。传感器模块、STC89C52单片机主控模块、LCD1602液晶显示模块以及报警模块是硬件方面的四个模块[7]。
2 系统总体方案设计
2.1 功能要求
（1）采集温湿度数据是通过数字温湿度传感器DHT11，然后即时传输给单片机；
（2）单片机将收到的信号进行分析和处理，将采集到时温湿度实时数据送给1602液晶显示屏；
（3）通过LCD1602液晶屏完成温湿度的数据显示；
（4）设定温度湿度上下限数值范围，接入蜂鸣器，若温湿度不在预设值范围之内，则蜂鸣器发声报警和LED灯闪烁。
2.2 设计思路
传感器、单片机、液晶显示模块以及报警装置是电路总体上的四个部分。作为电路的控制核心STC89C52单片机，控制DHT11传感器采集的温湿度的数值，并在1602液晶屏的显示，超过设定范围则蜂鸣器报警。DHT11完成采集温度和湿度传感器，它是一种数字温度和湿度传感器,内置的A/D转换,单片机与之相连不需要借用其他设备[8]。1602液晶屏是插针式，所以将液晶显示屏接入单片机不在需要焊接的繁琐过程[3]。当前的温湿度值由DHT11传感器采集，传送到液晶屏上显示出来的数据是经单片机将处理后的结果。然后将蜂鸣器装置接入电路。设置温度的上下限范围值。实现超过该范围值的报警目标。
2.3 方案选择
2.3.1 传感器选择方案
为了能够挑选出符合系统要求，更能具有独特优点且价格便宜的温湿度传感器，我准备了两个方案进行比较。
方案一：选用DS18B20温度传感器作为温湿度检测模块。DS18B20是单线式接口方式，这是独特的吸引人的地方。最高精度可达0.063℃，这也是其最大的优势所在[3]。
方案二：选用DHT11温湿度传感器作为温湿度检测模块。DHT11是集成了的数字温度、湿度于一体的传感器。DHT11检测的温湿度数据十分可靠而且稳定性很高，是因为它在数字模块和温湿度传感模块这方面具有独特的优势。湿度是由一个电阻式感湿元件，温度是由一个NTC测温元件，二者加在一起构成温湿度传感模块[3]。温湿度传感模块与一个性能高的、8位的单片机相连接。因此该研究成果在品质、响应速度、抗干扰能力、性价比等方面都具有很大的优点。10%~100%RH，-30℃~50℃
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题研究的意义 1
1.3 课题研究的主要内容 1
1.4 课题研究的工作原理 2
2 系统总体方案设计 2
2.1 功能要求 2
2.2 设计思路 2
2.3 方案选择 3
2.4 总体设计框图 4
3 系统硬件设计 4
3.1 概述 5
3.2 主控模块设计 5
3.3 DHT11传感器模块设计 7
3.4 1602液晶显示模块设计 12
3.5 报警模块 16
4 系统软件设计 17
4.1 1602液晶显示模块设计 17
4.2 传感器模块设计 18
5 系统分析与调试 19
5.1软件调试 19
5.2硬件调试 21
结 论 23
T11传感器模块设计 7
3.4 1602液晶显示模块设计 12
3.5 报警模块 16
4 系统软件设计 17
4.1 1602液晶显示模块设计 17
4.2 传感器模块设计 18
5 系统分析与调试 19
5.1软件调试 19
5.2硬件调试 21
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
附录A 硬件原理图 26
附录B 程序清单 27
1 绪论
1.1 课题研究的背景
随着经济飞速发展，人们的生活质量也在不断提高，然而你们真的满意现在周围的温度、湿度吗？对于完美生活环境的向往，始终是人类的目标。同时工业生产中能否生产出符合人们要求的工件，控制温度、湿度，也成为常见方法[1]。在人们的生活中，谁都希望自己的生活在26℃的恒温环境中，因为这个温度能让人感到最为舒适，综上对温度湿度的检测及控制就十分的有必要了。
现如今高科技设备也越来越普及，人们对一定范围温湿度也有了更高的要求。以前对温湿度的测量和记录环境状况都是靠人来检查的[2]。有句话说得好，物尽其用。在这种情况下，人力资源被大量浪费，而且缺乏科学性，而且难免会出差错，一旦出现，将造成严重的事故，人工管理缺乏系统性[2,3]。现今监控系统就彻底解决这样的问题，这为人类的节省了大量人力与金钱。所以本次设计对于与之相关的项目还具有深远而又重大意义。
1.2 课题研究的意义
在智能控制这一块，经常用到51系列单片机，他的用途很广，集中表现在某些精密的智能仪器，从事工业检测、监测控制设备等等，只要用到该技术的领域，都取得了巨大的成果[4]。而此次研究的课题是有关温湿度检测方面的问题，本次设计采用STC89C52单片机，在控制模块上效果显著。51系列单片机在上手方面也是轻松简便，与其他类型单片机相比性价比更高[5]。
温湿度控制系统根据8051单片机进行设计，这样可以即时检查出所要检测周围温度以及湿度的变化情况[6]。完成控制温湿度在某一固定范围之内。另外，将此系统延伸至植物的生长所需的环境当中，通过检测改变了原有温湿度，使之适应植被需求，那么对于植被的增产将会带来巨大的收益。
1.3 课题研究的主要内容
（1）通过自身的研究需要设定温湿度限定值；
（2）对温湿度值进行采集，并分析；
（3）当采集到的温湿度值与给定范围值相差时，LED灯闪烁，蜂鸣器将会发声报警；
1.4 课题研究的工作原理
如何进行温度和湿度的采集以及分析，是此次毕业设计的主要目的。STC89C52此类单片机反应速度快，受周围环境影响率的比较低[2]；而之所以选择DHT11数字温湿度传感器的原因，是因为相比于以前的传感器，既可检测出温度有可检测出湿度，相比较之下十分的方便[4]。通过传感器检测出当前环境的温湿度，单片机将所测数值接收。单片机在发送从传感器传来的数值在1602液晶屏上显示。电路中的蜂鸣器属于控制模块部分。而蜂鸣器的报警是通过温度和湿度的上下限范围值。若超过该范围，蜂鸣器发声。若蜂鸣器报警，这时研究人就应该启用相关设备，来实现温湿度处于设定值范围，从而实现温湿度的控制。传感器模块、STC89C52单片机主控模块、LCD1602液晶显示模块以及报警模块是硬件方面的四个模块[7]。
2 系统总体方案设计
2.1 功能要求
（1）采集温湿度数据是通过数字温湿度传感器DHT11，然后即时传输给单片机；
（2）单片机将收到的信号进行分析和处理，将采集到时温湿度实时数据送给1602液晶显示屏；
（3）通过LCD1602液晶屏完成温湿度的数据显示；
（4）设定温度湿度上下限数值范围，接入蜂鸣器，若温湿度不在预设值范围之内，则蜂鸣器发声报警和LED灯闪烁。
2.2 设计思路
传感器、单片机、液晶显示模块以及报警装置是电路总体上的四个部分。作为电路的控制核心STC89C52单片机，控制DHT11传感器采集的温湿度的数值，并在1602液晶屏的显示，超过设定范围则蜂鸣器报警。DHT11完成采集温度和湿度传感器，它是一种数字温度和湿度传感器,内置的A/D转换,单片机与之相连不需要借用其他设备[8]。1602液晶屏是插针式，所以将液晶显示屏接入单片机不在需要焊接的繁琐过程[3]。当前的温湿度值由DHT11传感器采集，传送到液晶屏上显示出来的数据是经单片机将处理后的结果。然后将蜂鸣器装置接入电路。设置温度的上下限范围值。实现超过该范围值的报警目标。
2.3 方案选择
2.3.1 传感器选择方案
为了能够挑选出符合系统要求，更能具有独特优点且价格便宜的温湿度传感器，我准备了两个方案进行比较。
方案一：选用DS18B20温度传感器作为温湿度检测模块。DS18B20是单线式接口方式，这是独特的吸引人的地方。最高精度可达0.063℃，这也是其最大的优势所在[3]。
方案二：选用DHT11温湿度传感器作为温湿度检测模块。DHT11是集成了的数字温度、湿度于一体的传感器。DHT11检测的温湿度数据十分可靠而且稳定性很高，是因为它在数字模块和温湿度传感模块这方面具有独特的优势。湿度是由一个电阻式感湿元件，温度是由一个NTC测温元件，二者加在一起构成温湿度传感模块[3]。温湿度传感模块与一个性能高的、8位的单片机相连接。因此该研究成果在品质、响应速度、抗干扰能力、性价比等方面都具有很大的优点。10%~100%RH，-30℃~50℃
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