大型养殖场温湿度监测报警系统设计(附件)【字数：9226】
摘 要这次课题是使用STC89C51单片机和相对于成本较低的温湿度传感器DHT11组合成的温湿度监测系统。这次设计可以分为硬件设计部分和软件设计部分。硬件设计部分包括51单片机、DHT11温湿度模块、LCD1602液晶模块、电池电源、I2C存储器和控制按键这几个部分。这个设计原理是在于单片机最小的系统上进行更新和改进，这个系统电路简单，方便调试，稳定性好，具有一定实用性。系统具有三种功能，可以在液晶显示屏上读取温度和湿度、设定温湿度上限和下限、对超过设置范围的温湿度进行报警。本系统的软件部分编程为C语言程序。
目 录
第一章 绪论 1
1.1设计的引出 1
1.2设计的意义 1
1.3传感器的发展 1
1.4设计的目的与内容 1
第二章 系统设计 4
2.1 设计任务 4
2.2 设计要求 4
2.3 设计方案的具体框架模型 4
2.4设计方案的选定 4
2.4.1 单片机 4
2.4.2 温湿度传感器 5
2.4.3 显示器 6
第三章 系统硬件设计 7
3.1单片机STC89C51简介 7
3.1.1主要特性 7
3.1.2 引脚功能说明 7
3.2 温湿度传感器DHT11简介和电路图 9
3.3 显示器LCD1602简介和电路图 11
3.4 报警系统设计 12
3.5 晶振电路设计 12
3.6 AT24C02存储器电路设计 13
第四章 系统软件设计模块 14
4.1系统流程图 14
4.2编程思想 15
第五章 硬件系统演示 16
5.1温湿度传感器的正面： 16
5.2温湿度传感器的背面： 16
5.3温湿度传感器测试数值： 16
结束语 18
致谢 19
参考文献 20
附录 21
附录A 21
附录B 22
第一章 绪论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
1.1设计的引出
在当前的社会里每个行业都在已很快的速度进行发展。在如今的社会发展这样快速的时候，中国是发展极为快速的国家之一，社会的重要产业也逐渐的为电子产业的比重而增加，新型的电子产业对人们的日常生活产生了极大的影响。我们也将要面对各种新的问题，所以我们也要去设计新的工具。本次课题研究的就是如何测量大型养殖场的温湿度和如何产生报警的问题。
1.2设计的意义
因为现如今生活条件和物质条件都在提高，人们对于生产、生活的方便，快捷程度也在提高。所以开发一个针对于大型养殖场的温湿度报警设计对于人们的生活很有必要。人们可以通过温湿度报警系统上面的数据，直接读出环境中的温度和湿度，让人更好的可以去调控养殖场内的温湿度，来达到更好的生产环境。
1.3传感器的发展
传感器是许多设备的重要组成部分。因为监控系统智能化和自动化的进步，所以对于传感器也要有更好的要求，必须满足以下几点：可靠性、准确度、稳定性，还需要有有关数据处理的能力。
关于传感器，它是一种物理设备，可以接收外界的信号、物理信号。并且这些信号传送到别的装置上，来读出数据。随着技术的发展，传感器也在不断的发展和进步，有各种新型的传感器和集成，混合单片机被研发出来，更加的多功能化，便于我们去使用。
温湿度传感器属于传感器中的一种类型，在最初，温湿度传感器是一块基本的板子，慢慢发展成现在的集成块，经过了很多代的发展，到如今可以做到对所需要的数据进行读取和检测，是高智能化的设备。
对于目前来说，传感器已经是挺普遍的运用而如何去提高它的稳定性和准确性是我们现在需要研究发展的方向。
1.4设计的目的与内容
这次设计的目的是为了满足对大型养殖场的温度和湿度的监测和及时报警，可以更好的控制养殖场内的温湿度，对温湿度范围进行调控。
设计的内容主要是温度和湿度检测，和超过范围的警报系统。在这次的设计里，我设计了用数字化的方式进行温度测试，在当前环境发生温度变化的时候，温度和湿度传感器会一起产生变化，因为在温湿度传感器中的感应电阻，会因为发生温湿度变化发生变化，电压的信号是通过电路所转变而成的，由A/D的模式进行转换将所得的电压信号变为数字的信号传输进单片机，然后在单片机的内部来分析处理，将信号转换发送到外部外接的液晶显示屏，在显示屏上可以显示当前环境的温度，湿度[1]。该系统采用简单的USB连接线连接电源，方便实用。
第二章 系统设计
2.1设计任务
51单片机的温湿度传感器，对于超过设定范围的温度、湿度进行报警。
2.2设计要求
1.通过上端电压可以读当前环境的温度和湿度。具有温湿度警报、显示、超过预设定好的温湿度范围，能够进行报警，对于相应的功能对应的LED灯能够亮灭。
2.电路板可以通过串口将测出的温湿度的数据发送到串口调试助手。
2.3设计方案的具体框架模型
这次设计具体的流程图为：数据的收集→数据的处理→数据的显示/报警。设计中的主要组成主要有五个部分：温湿度采集模块，电源模块，单片机模块，显示模块，报警的模块[2]。设计方案的框架图如下图21。
/
图21 设计方案框架图
2.4设计方案的选定
2.4.1单片机
方案一：在单片机的选择上第一种是使用AT89C51作为设备的核心。在单片机的内部是4KB的快速擦写只读存储器的储存的空间，单片机既可以在3V的低电压情况下进行工作，也能完全融合于MCS51这类的单片机，但是在之中唯一的不好之处是在电路中不包含ISP的在线的编程技术，所以我们在进行电路的调整和测试的过程中，不能及时更新和修改程序，每次需要修改或者新增的时候，必须插拔端口来重新烧写程序，对芯片会造成一定的损伤。
方案二：单片机选择上第二种是用STC89C51单片机作为设备的核心。STC89C51单片机内部包含系统可编程快速存储器是8K的，单片机可以工作于3V的低电压下，与MCS51这类的单片机可以一起使用，而且使用这种单片机将适应全部功能，所以在对于电路进行调整和测试的过程中，可以及时的更新和修改程序，在需要修改或新增时就无需要将芯片进行反复插拔，能够保护芯片延长对于芯片的使用寿命。
相比于STC89C51与AT89C51这两种单片机，他们内部的内核都为8051，但54中内部的存储资源大于51，好比添加了一个16位的计数器T2对于其中的特殊存储器也相应的发生了改变，而且对于52中的内存也是在51的128的字节相对应的达到了256个字节，其只读存储器在4K变化成了8K，容量变大能都存储更多的内存。但是仅仅由计算运行的速度来看两种单片机的性能是相同的[3]。所以根据上面的对比和分析，在比较于内存的性能上来说，从总体的性能上来说，54是要好于51的，而且在这个基础上S54新增了ISP的功能，可以在线编程不用再去买编程器，节约了资金。
目 录
第一章 绪论 1
1.1设计的引出 1
1.2设计的意义 1
1.3传感器的发展 1
1.4设计的目的与内容 1
第二章 系统设计 4
2.1 设计任务 4
2.2 设计要求 4
2.3 设计方案的具体框架模型 4
2.4设计方案的选定 4
2.4.1 单片机 4
2.4.2 温湿度传感器 5
2.4.3 显示器 6
第三章 系统硬件设计 7
3.1单片机STC89C51简介 7
3.1.1主要特性 7
3.1.2 引脚功能说明 7
3.2 温湿度传感器DHT11简介和电路图 9
3.3 显示器LCD1602简介和电路图 11
3.4 报警系统设计 12
3.5 晶振电路设计 12
3.6 AT24C02存储器电路设计 13
第四章 系统软件设计模块 14
4.1系统流程图 14
4.2编程思想 15
第五章 硬件系统演示 16
5.1温湿度传感器的正面： 16
5.2温湿度传感器的背面： 16
5.3温湿度传感器测试数值： 16
结束语 18
致谢 19
参考文献 20
附录 21
附录A 21
附录B 22
第一章 绪论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
1.1设计的引出
在当前的社会里每个行业都在已很快的速度进行发展。在如今的社会发展这样快速的时候，中国是发展极为快速的国家之一，社会的重要产业也逐渐的为电子产业的比重而增加，新型的电子产业对人们的日常生活产生了极大的影响。我们也将要面对各种新的问题，所以我们也要去设计新的工具。本次课题研究的就是如何测量大型养殖场的温湿度和如何产生报警的问题。
1.2设计的意义
因为现如今生活条件和物质条件都在提高，人们对于生产、生活的方便，快捷程度也在提高。所以开发一个针对于大型养殖场的温湿度报警设计对于人们的生活很有必要。人们可以通过温湿度报警系统上面的数据，直接读出环境中的温度和湿度，让人更好的可以去调控养殖场内的温湿度，来达到更好的生产环境。
1.3传感器的发展
传感器是许多设备的重要组成部分。因为监控系统智能化和自动化的进步，所以对于传感器也要有更好的要求，必须满足以下几点：可靠性、准确度、稳定性，还需要有有关数据处理的能力。
关于传感器，它是一种物理设备，可以接收外界的信号、物理信号。并且这些信号传送到别的装置上，来读出数据。随着技术的发展，传感器也在不断的发展和进步，有各种新型的传感器和集成，混合单片机被研发出来，更加的多功能化，便于我们去使用。
温湿度传感器属于传感器中的一种类型，在最初，温湿度传感器是一块基本的板子，慢慢发展成现在的集成块，经过了很多代的发展，到如今可以做到对所需要的数据进行读取和检测，是高智能化的设备。
对于目前来说，传感器已经是挺普遍的运用而如何去提高它的稳定性和准确性是我们现在需要研究发展的方向。
1.4设计的目的与内容
这次设计的目的是为了满足对大型养殖场的温度和湿度的监测和及时报警，可以更好的控制养殖场内的温湿度，对温湿度范围进行调控。
设计的内容主要是温度和湿度检测，和超过范围的警报系统。在这次的设计里，我设计了用数字化的方式进行温度测试，在当前环境发生温度变化的时候，温度和湿度传感器会一起产生变化，因为在温湿度传感器中的感应电阻，会因为发生温湿度变化发生变化，电压的信号是通过电路所转变而成的，由A/D的模式进行转换将所得的电压信号变为数字的信号传输进单片机，然后在单片机的内部来分析处理，将信号转换发送到外部外接的液晶显示屏，在显示屏上可以显示当前环境的温度，湿度[1]。该系统采用简单的USB连接线连接电源，方便实用。
第二章 系统设计
2.1设计任务
51单片机的温湿度传感器，对于超过设定范围的温度、湿度进行报警。
2.2设计要求
1.通过上端电压可以读当前环境的温度和湿度。具有温湿度警报、显示、超过预设定好的温湿度范围，能够进行报警，对于相应的功能对应的LED灯能够亮灭。
2.电路板可以通过串口将测出的温湿度的数据发送到串口调试助手。
2.3设计方案的具体框架模型
这次设计具体的流程图为：数据的收集→数据的处理→数据的显示/报警。设计中的主要组成主要有五个部分：温湿度采集模块，电源模块，单片机模块，显示模块，报警的模块[2]。设计方案的框架图如下图21。
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图21 设计方案框架图
2.4设计方案的选定
2.4.1单片机
方案一：在单片机的选择上第一种是使用AT89C51作为设备的核心。在单片机的内部是4KB的快速擦写只读存储器的储存的空间，单片机既可以在3V的低电压情况下进行工作，也能完全融合于MCS51这类的单片机，但是在之中唯一的不好之处是在电路中不包含ISP的在线的编程技术，所以我们在进行电路的调整和测试的过程中，不能及时更新和修改程序，每次需要修改或者新增的时候，必须插拔端口来重新烧写程序，对芯片会造成一定的损伤。
方案二：单片机选择上第二种是用STC89C51单片机作为设备的核心。STC89C51单片机内部包含系统可编程快速存储器是8K的，单片机可以工作于3V的低电压下，与MCS51这类的单片机可以一起使用，而且使用这种单片机将适应全部功能，所以在对于电路进行调整和测试的过程中，可以及时的更新和修改程序，在需要修改或新增时就无需要将芯片进行反复插拔，能够保护芯片延长对于芯片的使用寿命。
相比于STC89C51与AT89C51这两种单片机，他们内部的内核都为8051，但54中内部的存储资源大于51，好比添加了一个16位的计数器T2对于其中的特殊存储器也相应的发生了改变，而且对于52中的内存也是在51的128的字节相对应的达到了256个字节，其只读存储器在4K变化成了8K，容量变大能都存储更多的内存。但是仅仅由计算运行的速度来看两种单片机的性能是相同的[3]。所以根据上面的对比和分析，在比较于内存的性能上来说，从总体的性能上来说，54是要好于51的，而且在这个基础上S54新增了ISP的功能，可以在线编程不用再去买编程器，节约了资金。
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