单片机的智能环境检测系统的设计
目录
引言 1
（一）设计背景 1
（二）课题研究的主要内容 1
一、系统总体设计 2
（一）设计思路 2
（二）系统的功能要求 2
二、系统的组成 3
三、单片机介绍 3
四、系统硬件设计 5
（一）温湿度采集电路设计 5
（二）光线采集电路 9
（三）液晶显示电路设计 11
（四）报警电路设计 14
（五）复位电路设计 15
（六）时钟电路设计 15
（七）按键电路设计 16
五、系统的软件设计 16
（一）主程序设计 16
（二）AD转换子程序设计 17
（三）液晶显示子程序设计 18
（四）温湿度检测子程序设计 19
六、电路安装与调试 20
（一）电路焊接 20
（二）调试 21
结束语 22
参考文献 24
致谢 25
附录一 原理图 26
附录二 元器件清单 27
附录三 实物图 28
附录四 源程序 29
引言
（一）设计背景
温度、湿度和光照和人类的生产及生活都有着密切的联系，同时也是工农业生产中最为常见的最基本的工艺参数，例如电子、机械、石油、化工等各类工业中广泛的需要对温度湿度和光线的检测与控制。近年来，人们逐渐将目光转向每天的居住环境，古话说“千金难买老来乐”，环境污染日益严重，对人体的健康也起到了一定的威胁。传统的测量工具中都主要针对温湿度，而忽略了光照强度对生物生长的影响，因此 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
对温湿度和光线的检测及控制就非常必要了。
随着科技的发展和迅速普及，高性能智能设备越来越多，各个行业对温湿度光照的要求也随之提高。传统的人工检测费时费力，并且不能做到实时数据记录，比较死板。不仅效率低而且缺乏科学性，人工维护缺乏完整的管理系统。如果有一套监控系统就可以解决效率、人才资源浪费、管理不及时等问题，这正是利用它的智能检测设计所决定的。故本次的设计对于此类项目研究还具有普遍意义。
（二）课题研究的主要内容
本设计主要使用8051型单片机进行设计智能环境检测控制系统，可以即时精确的反应温室内的温度、湿度和光线以及适度的变化。对系统的温湿度及光线进行设定上限及下限。如果某一项参数测量超出上下限范围，蜂鸣器和发光二极管即刻亮灯报警。将此系统应用到温室当中或者室内无疑为植被生长或是日常生活提供了更加适宜的环境。温室大棚和花圃的种植都有其要求必须在某些特定环境安装温湿度光线检测装置。本系统可以精确的反应室内实时温度、湿度以及光线变化，能够满足温湿度的控制要求。
1.本系统所要完成的任务
人性化的设计：用户可以根据不同植被的生长环境需求由键盘输入界限温度值、湿度值及光限值并通过显示器显示。能够及时采集并显示实时温湿度及光线值。通过采集的各参数值并准确的判断当前值与标准值得差异，及时的启动报警装置（警报提示音）进行报警，并采取相应的方案。
能够根据环境在不同时间段内对光线及温湿度的不同要求，用户可随机人为的更改测量值，以满足用户不同的需求。
2.课题的研究原理
该电路的最关键部分是利用传感器对温度、湿度和光线的采集以及检测、显示。主控电路芯片采用STC89S52单片机。STC系列单片机执行指令反应速度快，对工作环境的要求比较低；利用了DHT11温湿传感器，光敏电阻等进行各参数的采集。连接好外围电路，通过DHT11精确的检测当前环境中的实时温湿度及光线值，并将所测数据及时传给STC单片机进行分析处理。再将所得数据由单片机发送给LCD1602液晶屏显示。控制模块采用蜂鸣器报警方式，通过与输入值进行比较，再将蜂鸣器接入电路。通过温度、湿度和光线的上下限值控制蜂鸣器的报警。如果超出限值范围，实现蜂鸣器鸣响。为了方便区别，可以设置不同的鸣响方式。方便用户及时作出相应的措施，使用加湿器或是除湿器，从而简单实现了控制。总体上，本次设计主要实现对空气中温湿度及光线值的检测以及进行简单的控制。硬件方面有四个模块，STC80S52单片机主控模块、传感器模块、LCD1602液晶显示模块以及蜂鸣器报警模块。在硬件制作方面，原理清晰、连线方便，给硬件的制作带来了极大的便捷。
一、系统总体设计
（一）设计思路
电路总体上分为温湿度、光线采集部分、单片机中央处理器、液晶显示模块以及报警模块。以STC89S51单片机的最小系统作为核心控制电路，实现智能检测环境中的温湿度的转换，和光线的采集，控制蜂鸣器智能报警。对环境中的具体采集温湿度方面由DHT11传感器来完成，它是数字温湿度传感器、内置模数转换，可以直接与单片机相连接。显示的内容及方式则由软件来完成。LCD1602液晶屏是插针式，也可以直接与单片机相连接，因此不需要手动焊接等复杂的过程。操作具体步骤是：按照原理图将传感器、1602液晶显示屏分别接入单片机。DHT11传感器与光敏电阻采集到的温湿度及光线值，通过AD转换后经单片机处理后发送给液晶屏显示出来。接上蜂鸣器报警装置，通过设置温湿度和光线的上下限值，实现越限报警。
（二）系统的功能要求
1.通过DHT11数字温湿度传感器采集温湿度数据，并及时传输给单片机；
2.同过光线传感器采集室内光线值，并及时传输给单片机。
3.单片机将收到的信号进行及时分析和处理，并将采集到时温湿度光线值实时数据送给LCD1602液晶显示屏；
4.通过LCD1602液晶屏完成温湿度和光线值的数据显示；
5.各测量范围如表1：
表1 测量范围
温度测量范围
0-50；
湿度测量范围
20%-95%RH ；
精确度
±2℃；
精确度
±0.5℃；
6．给定温度湿度光线上下限数值，设置不同的温湿度光线值，接入蜂鸣器发光二极管，最终实现越限报警；
从图中可以看出，系统有中央处理器模块、DHT11传感器模块、光线传感模块1602字符液晶显示模块和报警模块组成。在方案设计中，遵循简洁至上的原则，因此所有的外围模块采用串行方式与微处理器模块接口。该设计以STC89C51系列单片机为控制核心，通过智能检测实时温湿度及光线值，并实现越限报警。在设计系统时，为了容易操作，系统的硬件部分可以分为传感器的使用、单片机控制、1602液晶显示和实现报警四大部分。
引言 1
（一）设计背景 1
（二）课题研究的主要内容 1
一、系统总体设计 2
（一）设计思路 2
（二）系统的功能要求 2
二、系统的组成 3
三、单片机介绍 3
四、系统硬件设计 5
（一）温湿度采集电路设计 5
（二）光线采集电路 9
（三）液晶显示电路设计 11
（四）报警电路设计 14
（五）复位电路设计 15
（六）时钟电路设计 15
（七）按键电路设计 16
五、系统的软件设计 16
（一）主程序设计 16
（二）AD转换子程序设计 17
（三）液晶显示子程序设计 18
（四）温湿度检测子程序设计 19
六、电路安装与调试 20
（一）电路焊接 20
（二）调试 21
结束语 22
参考文献 24
致谢 25
附录一 原理图 26
附录二 元器件清单 27
附录三 实物图 28
附录四 源程序 29
引言
（一）设计背景
温度、湿度和光照和人类的生产及生活都有着密切的联系，同时也是工农业生产中最为常见的最基本的工艺参数，例如电子、机械、石油、化工等各类工业中广泛的需要对温度湿度和光线的检测与控制。近年来，人们逐渐将目光转向每天的居住环境，古话说“千金难买老来乐”，环境污染日益严重，对人体的健康也起到了一定的威胁。传统的测量工具中都主要针对温湿度，而忽略了光照强度对生物生长的影响，因此 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
对温湿度和光线的检测及控制就非常必要了。
随着科技的发展和迅速普及，高性能智能设备越来越多，各个行业对温湿度光照的要求也随之提高。传统的人工检测费时费力，并且不能做到实时数据记录，比较死板。不仅效率低而且缺乏科学性，人工维护缺乏完整的管理系统。如果有一套监控系统就可以解决效率、人才资源浪费、管理不及时等问题，这正是利用它的智能检测设计所决定的。故本次的设计对于此类项目研究还具有普遍意义。
（二）课题研究的主要内容
本设计主要使用8051型单片机进行设计智能环境检测控制系统，可以即时精确的反应温室内的温度、湿度和光线以及适度的变化。对系统的温湿度及光线进行设定上限及下限。如果某一项参数测量超出上下限范围，蜂鸣器和发光二极管即刻亮灯报警。将此系统应用到温室当中或者室内无疑为植被生长或是日常生活提供了更加适宜的环境。温室大棚和花圃的种植都有其要求必须在某些特定环境安装温湿度光线检测装置。本系统可以精确的反应室内实时温度、湿度以及光线变化，能够满足温湿度的控制要求。
1.本系统所要完成的任务
人性化的设计：用户可以根据不同植被的生长环境需求由键盘输入界限温度值、湿度值及光限值并通过显示器显示。能够及时采集并显示实时温湿度及光线值。通过采集的各参数值并准确的判断当前值与标准值得差异，及时的启动报警装置（警报提示音）进行报警，并采取相应的方案。
能够根据环境在不同时间段内对光线及温湿度的不同要求，用户可随机人为的更改测量值，以满足用户不同的需求。
2.课题的研究原理
该电路的最关键部分是利用传感器对温度、湿度和光线的采集以及检测、显示。主控电路芯片采用STC89S52单片机。STC系列单片机执行指令反应速度快，对工作环境的要求比较低；利用了DHT11温湿传感器，光敏电阻等进行各参数的采集。连接好外围电路，通过DHT11精确的检测当前环境中的实时温湿度及光线值，并将所测数据及时传给STC单片机进行分析处理。再将所得数据由单片机发送给LCD1602液晶屏显示。控制模块采用蜂鸣器报警方式，通过与输入值进行比较，再将蜂鸣器接入电路。通过温度、湿度和光线的上下限值控制蜂鸣器的报警。如果超出限值范围，实现蜂鸣器鸣响。为了方便区别，可以设置不同的鸣响方式。方便用户及时作出相应的措施，使用加湿器或是除湿器，从而简单实现了控制。总体上，本次设计主要实现对空气中温湿度及光线值的检测以及进行简单的控制。硬件方面有四个模块，STC80S52单片机主控模块、传感器模块、LCD1602液晶显示模块以及蜂鸣器报警模块。在硬件制作方面，原理清晰、连线方便，给硬件的制作带来了极大的便捷。
一、系统总体设计
（一）设计思路
电路总体上分为温湿度、光线采集部分、单片机中央处理器、液晶显示模块以及报警模块。以STC89S51单片机的最小系统作为核心控制电路，实现智能检测环境中的温湿度的转换，和光线的采集，控制蜂鸣器智能报警。对环境中的具体采集温湿度方面由DHT11传感器来完成，它是数字温湿度传感器、内置模数转换，可以直接与单片机相连接。显示的内容及方式则由软件来完成。LCD1602液晶屏是插针式，也可以直接与单片机相连接，因此不需要手动焊接等复杂的过程。操作具体步骤是：按照原理图将传感器、1602液晶显示屏分别接入单片机。DHT11传感器与光敏电阻采集到的温湿度及光线值，通过AD转换后经单片机处理后发送给液晶屏显示出来。接上蜂鸣器报警装置，通过设置温湿度和光线的上下限值，实现越限报警。
（二）系统的功能要求
1.通过DHT11数字温湿度传感器采集温湿度数据，并及时传输给单片机；
2.同过光线传感器采集室内光线值，并及时传输给单片机。
3.单片机将收到的信号进行及时分析和处理，并将采集到时温湿度光线值实时数据送给LCD1602液晶显示屏；
4.通过LCD1602液晶屏完成温湿度和光线值的数据显示；
5.各测量范围如表1：
表1 测量范围
温度测量范围
0-50；
湿度测量范围
20%-95%RH ；
精确度
±2℃；
精确度
±0.5℃；
6．给定温度湿度光线上下限数值，设置不同的温湿度光线值，接入蜂鸣器发光二极管，最终实现越限报警；
从图中可以看出，系统有中央处理器模块、DHT11传感器模块、光线传感模块1602字符液晶显示模块和报警模块组成。在方案设计中，遵循简洁至上的原则，因此所有的外围模块采用串行方式与微处理器模块接口。该设计以STC89C51系列单片机为控制核心，通过智能检测实时温湿度及光线值，并实现越限报警。在设计系统时，为了容易操作，系统的硬件部分可以分为传感器的使用、单片机控制、1602液晶显示和实现报警四大部分。
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