大棚温湿度监控系统的设计
大棚温湿度监控系统的设计[20200406125153]
摘要
温湿度的监控已经成为现代大棚必不可缺的一部分，是对产量以及质量的重要保证。本毕业设计主要针对大棚温湿度，提出了对大棚温湿度监控的方法，设计了STC89C52单片机的温湿度监控系统，并设计相应的软件和硬件模块。本毕业设计的硬件部分主要是通过使用单片机STC89C52、传感器模块DHT11、液晶显示屏LCD1602模块和报警模块四个组成部分。硬件电路采用模块化设计，这样就将降低了难度，并且使设计思路更清晰而且更易于改进。此系统的性价比高，可靠性好，对工作环境要求低等优点。软件电路部分通过Keil C编译程序的编译和调试，并用ISP烧录软件将hex文件烧录到单片机中，从而实现大棚温湿度监控的目的。
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关键字:单片机STC89C52温湿度传感器DTH11液晶显示LCD1602报警
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究的背景 1
1.2 研究的目的和意义 1
1.3 研究的主要内容 1
1.4 系统的工作原理 2
第二章 系统总体方案设计 3
2.1 功能要求 3
2.2 设计思路 3
2.3总体设计框图 3
2.4 硬件选择 4
2.4.1 传感器选择 4
2.4.2 显示器选择 4
2.4.3 单片机芯片选择 4
第三章 系统硬件设计 5
3.1 概述 5
3.2 主控模块设计 5
3.2.1 单片机的最小系统图 5
3.3 DHT11传感器模块设计 6
3.3.1 DHT11传感器简介 6
3.3.2 DHT11传感器模块电路设计 7
3.4 1602液晶显示模块设计 8
3.4.1 1602液晶显示屏优点 8
3.4.2 1602液晶显示模块电路原理图 8
3.5 报警模块 8
3.5.1 蜂鸣器工作原理 8
第四章 系统软件设计 10
4.1主程序模块 10
4.2中断模块设计 12
4.3温湿度传感器模块设计 13
4.4按键模块 15
4.5按键显示模块设计 16
第五章 系统分析与调试 19
结束语 21
参考文献 22
致谢 23
第一章 绪论
1.1 研究的背景
温度和湿度是人类生产和生活中的最基本的参数，和人类的生产、生活密切相关，对各行各业都有着影响。例如养殖、种植、电子等各类产业中需要对温度湿度的检测与控制，而且伴随着人们生活水平的提高以及生产对现代环境照成的影响，人们越来越对自己生活的环境有了更多的要求。空气中的温湿度的变化直接或者是间接的对身体有影响，所以对温湿度的监控就十分必要了。
科技的迅猛发展以及高精度设备的寻常使用，各个行业对温湿度的控制力度将会愈来愈大，要求随之也会愈来愈高。在现代大棚的发展中，传统的靠温度计以及湿度计的实事记录以及人工的值班观察已经不能满足现代发展的速度以及其产量与质量。人工模式不仅效率低下，而且还会是对人力的一种浪费。而本次毕业设计设计的大棚温湿度监控系统可以很好的解决这一问题。故本次设计对大棚以及其他一些需要控制温湿度的项目有着重要意义。
1.2 研究的目的和意义
8052单片机是一种常用在控制方面的集成电路芯片，在导航装置，机电的各种仪表控制，计算机网络等方面取得了令人瞩目的成果，并且把8052芯片 作为监控系统的核心也取得了一定的成果。8052单片机的使用可以实现对温度和湿度的全方位控制，8052单片机简单易学，而且有很高的性价比。
用8052型单片机设计的温湿度监控系统，能够即时准确的反应出大棚内的温湿度的具体的值，并且可以即时完成温湿度的升降以达到最理想的大棚环境。对于大棚的种植和花圃、花卉的栽培可以准确的控制其需要的最佳环境。温湿度监控系统能够即时而且准确的反映出大棚的温湿度情况，并且能够反馈以达到控制的要求。
1.3 研究的主要内容
本系统所要完成的任务是：
1.大棚的温湿度的界限值可以通过按键的输入进行控制并且可以通过呢LCD显示屏直观的显示出来。
2.能够即时准确的显示大棚内的温湿度。
3.能够采集到大棚的温湿度情况并且与界限值进行比较，若超出，则报警。
4.用户可以根据不同的需求更改界限值来监控大棚的温湿度。
1.4 系统的工作原理
该电路的核心内容是关于温湿度的采集、检测、显示然后反馈到报警。主控电路芯片是STC89C52单片机，这是一款比较简单而且对好工作环境的要求比较低。本次毕设使用的是传感器DHT11，这是一个数字温湿度传感器，它摆脱了以前传统需要单独测量温度或者测量湿度的局限性，而且更容易的得到实现。先经过DHT11的检测，然后反馈到单片机进行分析，然后经过数模电路的转换，用LCD液晶显示屏将所有数据全部显示出来，然后到蜂鸣器报警。在此之前，需要先设置温湿度的界限值控制蜂鸣器的报警。在温湿度超过其界限值时蜂鸣器开始报警。而且温度与湿度是两种不同的鸣叫方式，这样可以更好的用于区分，从而提高工作人员的工作效率。本次毕业设计要实现温湿度的监控以及简单的控制，在传感器模块，STC89C52单片机核心模块，以及按键显示模块和报警模块的分工协作，而且制作相对简单，原理清晰，焊接也不麻烦，能够很好的制作出来。
第二章 系统总体方案设计
2.1 功能要求
利用温湿度传感器的对温湿度数据的采集，然后反馈到单片机，在对预设值进行比较，通过报警系统，最终实现温湿度的监控。
2.2 设计思路
电路分为四个模块，分别是温湿度采集模块，中央处理器模块，显示模块，报警模块。以STC889C52单片机为核心控制电路，控制传感器，控制LCD显示屏，控制蜂鸣器报警，然后通过软件来完成其具体的内容与方式。DTH11是一种可以直接与单片机相连的数字式的温湿度传感器，它内置模拟量到数字量的转换，它主要用来采集温度和湿度。并且毕设中使用的LCD1602液晶显示屏也十分方便，它可以通过插针式与单片机直接相连的。按照原理图把传感器，显示屏依次接入单片机，通过传感器采集数据，在经过单片机，在显示屏上显示出处理好的数据，然后再与设置好的上下界限值进行比较，若超出则蜂鸣器报警。
2.3总体设计框图
在保证功能又节省经济开支的情况下，按照系统总体设计，初步确定系统的方案如图2-1所示。
图2-1总体设计框图
从图中可以看出，系统有STC芯片为核心模块、LCD1602液晶显示模块、DHT11传感器模块和报警模块构成。在方案设计中，遵循实用的原则，所有的外围模块与微机处理器均用串行接口。在设计系统时，为了能够更好的实现本课题，我才用分模块的方法进行各个功能的编辑，系统的硬件部分：传感器使用、单片机控制、LCD1602液晶显示器显示和报警四大部分。
2.4 硬件选择
2.4.1 传感器选择
本次毕业设计选用的传感器为DTH11温湿度传感器。它的特点十分明显的特点，它的工作环境要求很低，性价比很好，而且它的对温湿度敏感度很高，它的抗干扰性很强。这对设计降低了一定的难度。除了这款温湿度传感器外，市场上还有其他的温湿度传感器可供选择，但是这些温湿度传感器都有着这样亦或者那样的缺陷，考虑到的是对工作环境的要求。还要考虑其市场价格，对于一些高端大气上档次的传感器，它的价格是让人难以接收的，而且在制作过程中的程序编写上也会加大难度，所以DHT11传感器成为首选。
2.4.2 显示器选择
显示器选择的是LCD1602，由于本次毕业设计对显示器的要求不高，而且1602完全可以满足本课题对显示器的要求，并且价格也很便宜，所以直接选择了1602显示屏。
2.4.3 单片机芯片选择
常用的单片机芯片有两种，一种是STC型，另外一种是AT型，这两种单片机的指令系统是完全兼容的，均兼容MCS-51指令系统。但是在实际操作中，两者却又有很大的不同。在下载时，前者可以直接用USB下载，但后者则需要下载器下载。在执行指令方面，前者的执行速度大约是后者的3到30倍不等，但这样在一些严格要求的模块上执行是就会产生的一个弊端是必须要加强延时。在工作环境的要求，前者的要求就要低的多，当电压低于5V的时候仍然能够正常工作，这是AT系列所不及的地方，再者STC系列芯片的价格比较便宜，价格低廉且功能比较强大，而且对环境要求低，故最佳的选择是STC芯片。
摘要
温湿度的监控已经成为现代大棚必不可缺的一部分，是对产量以及质量的重要保证。本毕业设计主要针对大棚温湿度，提出了对大棚温湿度监控的方法，设计了STC89C52单片机的温湿度监控系统，并设计相应的软件和硬件模块。本毕业设计的硬件部分主要是通过使用单片机STC89C52、传感器模块DHT11、液晶显示屏LCD1602模块和报警模块四个组成部分。硬件电路采用模块化设计，这样就将降低了难度，并且使设计思路更清晰而且更易于改进。此系统的性价比高，可靠性好，对工作环境要求低等优点。软件电路部分通过Keil C编译程序的编译和调试，并用ISP烧录软件将hex文件烧录到单片机中，从而实现大棚温湿度监控的目的。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机STC89C52温湿度传感器DTH11液晶显示LCD1602报警
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究的背景 1
1.2 研究的目的和意义 1
1.3 研究的主要内容 1
1.4 系统的工作原理 2
第二章 系统总体方案设计 3
2.1 功能要求 3
2.2 设计思路 3
2.3总体设计框图 3
2.4 硬件选择 4
2.4.1 传感器选择 4
2.4.2 显示器选择 4
2.4.3 单片机芯片选择 4
第三章 系统硬件设计 5
3.1 概述 5
3.2 主控模块设计 5
3.2.1 单片机的最小系统图 5
3.3 DHT11传感器模块设计 6
3.3.1 DHT11传感器简介 6
3.3.2 DHT11传感器模块电路设计 7
3.4 1602液晶显示模块设计 8
3.4.1 1602液晶显示屏优点 8
3.4.2 1602液晶显示模块电路原理图 8
3.5 报警模块 8
3.5.1 蜂鸣器工作原理 8
第四章 系统软件设计 10
4.1主程序模块 10
4.2中断模块设计 12
4.3温湿度传感器模块设计 13
4.4按键模块 15
4.5按键显示模块设计 16
第五章 系统分析与调试 19
结束语 21
参考文献 22
致谢 23
第一章 绪论
1.1 研究的背景
温度和湿度是人类生产和生活中的最基本的参数，和人类的生产、生活密切相关，对各行各业都有着影响。例如养殖、种植、电子等各类产业中需要对温度湿度的检测与控制，而且伴随着人们生活水平的提高以及生产对现代环境照成的影响，人们越来越对自己生活的环境有了更多的要求。空气中的温湿度的变化直接或者是间接的对身体有影响，所以对温湿度的监控就十分必要了。
科技的迅猛发展以及高精度设备的寻常使用，各个行业对温湿度的控制力度将会愈来愈大，要求随之也会愈来愈高。在现代大棚的发展中，传统的靠温度计以及湿度计的实事记录以及人工的值班观察已经不能满足现代发展的速度以及其产量与质量。人工模式不仅效率低下，而且还会是对人力的一种浪费。而本次毕业设计设计的大棚温湿度监控系统可以很好的解决这一问题。故本次设计对大棚以及其他一些需要控制温湿度的项目有着重要意义。
1.2 研究的目的和意义
8052单片机是一种常用在控制方面的集成电路芯片，在导航装置，机电的各种仪表控制，计算机网络等方面取得了令人瞩目的成果，并且把8052芯片 作为监控系统的核心也取得了一定的成果。8052单片机的使用可以实现对温度和湿度的全方位控制，8052单片机简单易学，而且有很高的性价比。
用8052型单片机设计的温湿度监控系统，能够即时准确的反应出大棚内的温湿度的具体的值，并且可以即时完成温湿度的升降以达到最理想的大棚环境。对于大棚的种植和花圃、花卉的栽培可以准确的控制其需要的最佳环境。温湿度监控系统能够即时而且准确的反映出大棚的温湿度情况，并且能够反馈以达到控制的要求。
1.3 研究的主要内容
本系统所要完成的任务是：
1.大棚的温湿度的界限值可以通过按键的输入进行控制并且可以通过呢LCD显示屏直观的显示出来。
2.能够即时准确的显示大棚内的温湿度。
3.能够采集到大棚的温湿度情况并且与界限值进行比较，若超出，则报警。
4.用户可以根据不同的需求更改界限值来监控大棚的温湿度。
1.4 系统的工作原理
该电路的核心内容是关于温湿度的采集、检测、显示然后反馈到报警。主控电路芯片是STC89C52单片机，这是一款比较简单而且对好工作环境的要求比较低。本次毕设使用的是传感器DHT11，这是一个数字温湿度传感器，它摆脱了以前传统需要单独测量温度或者测量湿度的局限性，而且更容易的得到实现。先经过DHT11的检测，然后反馈到单片机进行分析，然后经过数模电路的转换，用LCD液晶显示屏将所有数据全部显示出来，然后到蜂鸣器报警。在此之前，需要先设置温湿度的界限值控制蜂鸣器的报警。在温湿度超过其界限值时蜂鸣器开始报警。而且温度与湿度是两种不同的鸣叫方式，这样可以更好的用于区分，从而提高工作人员的工作效率。本次毕业设计要实现温湿度的监控以及简单的控制，在传感器模块，STC89C52单片机核心模块，以及按键显示模块和报警模块的分工协作，而且制作相对简单，原理清晰，焊接也不麻烦，能够很好的制作出来。
第二章 系统总体方案设计
2.1 功能要求
利用温湿度传感器的对温湿度数据的采集，然后反馈到单片机，在对预设值进行比较，通过报警系统，最终实现温湿度的监控。
2.2 设计思路
电路分为四个模块，分别是温湿度采集模块，中央处理器模块，显示模块，报警模块。以STC889C52单片机为核心控制电路，控制传感器，控制LCD显示屏，控制蜂鸣器报警，然后通过软件来完成其具体的内容与方式。DTH11是一种可以直接与单片机相连的数字式的温湿度传感器，它内置模拟量到数字量的转换，它主要用来采集温度和湿度。并且毕设中使用的LCD1602液晶显示屏也十分方便，它可以通过插针式与单片机直接相连的。按照原理图把传感器，显示屏依次接入单片机，通过传感器采集数据，在经过单片机，在显示屏上显示出处理好的数据，然后再与设置好的上下界限值进行比较，若超出则蜂鸣器报警。
2.3总体设计框图
在保证功能又节省经济开支的情况下，按照系统总体设计，初步确定系统的方案如图2-1所示。
图2-1总体设计框图
从图中可以看出，系统有STC芯片为核心模块、LCD1602液晶显示模块、DHT11传感器模块和报警模块构成。在方案设计中，遵循实用的原则，所有的外围模块与微机处理器均用串行接口。在设计系统时，为了能够更好的实现本课题，我才用分模块的方法进行各个功能的编辑，系统的硬件部分：传感器使用、单片机控制、LCD1602液晶显示器显示和报警四大部分。
2.4 硬件选择
2.4.1 传感器选择
本次毕业设计选用的传感器为DTH11温湿度传感器。它的特点十分明显的特点，它的工作环境要求很低，性价比很好，而且它的对温湿度敏感度很高，它的抗干扰性很强。这对设计降低了一定的难度。除了这款温湿度传感器外，市场上还有其他的温湿度传感器可供选择，但是这些温湿度传感器都有着这样亦或者那样的缺陷，考虑到的是对工作环境的要求。还要考虑其市场价格，对于一些高端大气上档次的传感器，它的价格是让人难以接收的，而且在制作过程中的程序编写上也会加大难度，所以DHT11传感器成为首选。
2.4.2 显示器选择
显示器选择的是LCD1602，由于本次毕业设计对显示器的要求不高，而且1602完全可以满足本课题对显示器的要求，并且价格也很便宜，所以直接选择了1602显示屏。
2.4.3 单片机芯片选择
常用的单片机芯片有两种，一种是STC型，另外一种是AT型，这两种单片机的指令系统是完全兼容的，均兼容MCS-51指令系统。但是在实际操作中，两者却又有很大的不同。在下载时，前者可以直接用USB下载，但后者则需要下载器下载。在执行指令方面，前者的执行速度大约是后者的3到30倍不等，但这样在一些严格要求的模块上执行是就会产生的一个弊端是必须要加强延时。在工作环境的要求，前者的要求就要低的多，当电压低于5V的时候仍然能够正常工作，这是AT系列所不及的地方，再者STC系列芯片的价格比较便宜，价格低廉且功能比较强大，而且对环境要求低，故最佳的选择是STC芯片。
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