粮仓温湿度监测报警系统设计
粮仓温湿度监测报警系统设计[20200419155019]
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关键字:dht11多点测量LCD1602显示24C02
目 录
1. 引言 1
1.1 研究背景及其意义 2
1.2 本论文设计的主要内容 2
2. 方案比较和论证 4
2.1 温度传感器的选取 4
2.2 湿度传感器的选取 5
2.3 主控单元的选取 5
2.4 输出显示模块的选取 6
3. 硬件电路的设计 8
3.1 温、湿度测量电路 9
3.1.1 DHT11传感器简介 9
3.1.2 DHT11通信说明 11
3.1.3 DHT11传感器模块电路设计 14
3.2报警模块 14
3.2.1蜂鸣器报警原理 14
3.2.2 报警电路接口 15
3.2.3 发光二极管报警模块设计 15
3.3 阈值设置模块设计 16
3.3.1键盘电路的设计 16
3.3.2 24C02数据存储器 17
3.3.3 24C02数据存储器模块电路设计 17
3.4 1602液晶显示模块设计 18
3.4.1 1602液晶显示屏 18
3.4.2 1602液晶显示屏参数 18
3.4.3 1602液晶显示模块电路设计 19
3.5单片机最小系统 20
3.6电源模块设计 21
3.7整个设计的实物图 22
4. 软件设计 23
4.1系统设计流程 23
4.2温湿度测量流程 24
4.3 LCD1602液晶显示流程 25
5. 系统调试 28
6. 总结 29
致谢 30
参考文献 31
附录一：电路原理总图 32
附录二：程序(C语言) 33
1. 引言
防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容,是衡量仓库管理质量的重要指标。温、湿度在日常生活生产过程中常需进行监测和报警，通过微型机对温湿度进行实时监测显示、信息存储及超过阈值可以自动报警，处理控制仓库的温湿度，达到自动控制的目的[2]。这样对于产品质量、生产效率和节约能源等都有很重要的作用。随着工业科技、农业科技的进步，多点温湿度测量需求越来越多，也越来越重要。只有把周围环境的温度和湿度控制在合适的范围，生产生活才能有序的进行。这时就要设计一套温湿度监测与报警系统了。
文章设计了多片DHT11温湿度传感器的多点温湿度测量系统，尝试使用一种基于51单片机功能齐全，性能可靠的温湿度控制器。实现温湿度测量，利用软件控制实现多点测量，达到实时监测显示，用户还可以设定一定的阈值参数，超过温湿度的阈值可以自动报警，处理控制仓库的温湿度。满足了短距离多点测温湿度的需求，且性能可靠成本低廉，设计后的系统具有操作简单，控制灵活，使用方便等优点，且具有广泛的商业价值和广阔的应用前景。
1.1 研究背景及其意义
温、湿度和我们的生产生活密切相关，像粮仓、塑料大棚、农田和其他生产过程当中，如果湿度太大就会引起霉变和变质；对于精密仪器和半导体器件来说，温湿度变化会影响它们的品质，温度过高或者湿度过大则会导致性能降低[3]。随着我们社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视温、湿度这些环境因素，由于对室内环境的要求较高，故需要对环境温、湿度进行测量和监控；目前市场上普遍存在的温、湿度检测仪器大多都是单点测量，同时也会有温、湿度信息传递不及时、精度不够等许多缺点，不利于工业控制的操作者根据温、湿度变化及时做出正确的决定[4]。另外很多场合中，比如消防设备，不仅要测量温度，还要在温度超标时立即采取报警等动作，如果温度检测系统能自动动作，则会节省人力，同时节省时间。而在当今的工农业生产过程中，需要对温湿度进行采集的场合逐渐增加，精确、精确地测量温、湿度的变化变得变得越来越重要。要想监测到实时的温、湿度数据，并实时报警就需要合理的对数据进行采集、发送、接收并对数据进行处理，以控制并监测设备的运行情况，减少不必要的线路设备开支。在这样的形式和趋势下，开发一种能够实时测量多点，且实时性高、准确度高，精确的处理多点测量温湿度的数据与报警系统就很有必要性了。
本论文温、湿度检测与报警系统的设计基于此应用而设计，针对粮仓对温、湿度进行检测与报警的场合，也可用在其他场所，设计的一套温、湿度智能检测与报警系统。
1.2 本论文设计的主要内容
本论文主要研究的内容是温湿度检测报警系统，本系统的是以STC89C52为主控制芯片，包括以DHT11为核心的温湿度检测模块、1602液晶屏显示模块和报警器等。本系统可以精确对周围环境的温湿度进行检测，实时显示温湿度的值。本系统的特点是：温湿度的临界值时可调的，越过临界值自动发出报警信号，报警信号根据低于或高于临界值的不同而不同。总之，该系统为用户提供一个精准的温湿度数字检测器。
本设计主要在以下方面展开研究工作：
通过查阅资料，确定开发方案，然后进行硬件总体设计，并运用开发工具对设计进行验证。根据硬件设计和功能需求编写相应的软件程序，通过调试，实现粮仓温湿度检测与报警系统。最后得出结论并形成论文。
因此，不仅要掌握多点温湿度测量系统各模块的结构、原理及其性能指标，还必须懂得各模块的处理、显示和控制的要求。只有通过对各个模块进行充分的分析了解，才能将这一系统原理应用于各个领域。
2. 方案比较和论证
传感器的选择对整个系统来说非常重要，精确的测量都要选择精度高的传感器。在工农业生产生活中，各种测量都需要依靠各种传感器来检测各种参量和数据，这样，才能保证生产的高效和可靠，从而使各系统设备运行于最佳状态[5]。单片机用于测量系统时，其核心任务是准确获得被测信号。
温、湿度测量系统都有共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控地方相对较远等。若采用一般温、湿度传感器采集温、湿度信号，则需要设计信号调整电路、A/D 转换及相应的接口电路，这样才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。由于各种因素会造成测量系统较大的偏差；又因为测量环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰因素的影响，会使测量系统的稳定性和可靠性降低。所以多点温、湿度测量系统的设计关键在于两部分：温、湿度传感器、主控单元和输出显示模块的选择[6]。
2.1 温度传感器的选取
方案一：通过热电阻温度传感器进行测量。热电阻这个测温元器件是根据电阻和温度的关系制成的，其特点主要为精度高、测量范围大、便于远距离测量。
方案二：采用单片模拟量的温度传感器，比如AD590等。这些芯片输出的模拟信号必须经过A/D转换后才能送给计算机，模拟信号容易受到干扰，从而产生影响测量精度的测量误差，并且会使得测温装置的结构变得复杂。另外，这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器，不能进行多点测量。即使是能够实现，也要用到复杂的算法，在一定程度上也增加了软件实现的难度。
方案三：采用数字温度传感器dht11测量温度。经过其输出的信号全部数字化，便于单片机进行处理和控制，省去了传统测温方法的许多外围电路。测温范围为0℃～50℃，测温分辨率1℃。CPU只需一根I/O口线便能与dht11通信，可节省大量引线和逻辑电路。Dht11的最大特点之一是采用单总线的数据传输方式，测温系统的结构简单，传感器体积小，适用的电压宽，且由于STC89C52可以带多个dht11，因此易实现多点测量和组建传感器网络。
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关键字:dht11多点测量LCD1602显示24C02
目 录
1. 引言 1
1.1 研究背景及其意义 2
1.2 本论文设计的主要内容 2
2. 方案比较和论证 4
2.1 温度传感器的选取 4
2.2 湿度传感器的选取 5
2.3 主控单元的选取 5
2.4 输出显示模块的选取 6
3. 硬件电路的设计 8
3.1 温、湿度测量电路 9
3.1.1 DHT11传感器简介 9
3.1.2 DHT11通信说明 11
3.1.3 DHT11传感器模块电路设计 14
3.2报警模块 14
3.2.1蜂鸣器报警原理 14
3.2.2 报警电路接口 15
3.2.3 发光二极管报警模块设计 15
3.3 阈值设置模块设计 16
3.3.1键盘电路的设计 16
3.3.2 24C02数据存储器 17
3.3.3 24C02数据存储器模块电路设计 17
3.4 1602液晶显示模块设计 18
3.4.1 1602液晶显示屏 18
3.4.2 1602液晶显示屏参数 18
3.4.3 1602液晶显示模块电路设计 19
3.5单片机最小系统 20
3.6电源模块设计 21
3.7整个设计的实物图 22
4. 软件设计 23
4.1系统设计流程 23
4.2温湿度测量流程 24
4.3 LCD1602液晶显示流程 25
5. 系统调试 28
6. 总结 29
致谢 30
参考文献 31
附录一：电路原理总图 32
附录二：程序(C语言) 33
1. 引言
防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容,是衡量仓库管理质量的重要指标。温、湿度在日常生活生产过程中常需进行监测和报警，通过微型机对温湿度进行实时监测显示、信息存储及超过阈值可以自动报警，处理控制仓库的温湿度，达到自动控制的目的[2]。这样对于产品质量、生产效率和节约能源等都有很重要的作用。随着工业科技、农业科技的进步，多点温湿度测量需求越来越多，也越来越重要。只有把周围环境的温度和湿度控制在合适的范围，生产生活才能有序的进行。这时就要设计一套温湿度监测与报警系统了。
文章设计了多片DHT11温湿度传感器的多点温湿度测量系统，尝试使用一种基于51单片机功能齐全，性能可靠的温湿度控制器。实现温湿度测量，利用软件控制实现多点测量，达到实时监测显示，用户还可以设定一定的阈值参数，超过温湿度的阈值可以自动报警，处理控制仓库的温湿度。满足了短距离多点测温湿度的需求，且性能可靠成本低廉，设计后的系统具有操作简单，控制灵活，使用方便等优点，且具有广泛的商业价值和广阔的应用前景。
1.1 研究背景及其意义
温、湿度和我们的生产生活密切相关，像粮仓、塑料大棚、农田和其他生产过程当中，如果湿度太大就会引起霉变和变质；对于精密仪器和半导体器件来说，温湿度变化会影响它们的品质，温度过高或者湿度过大则会导致性能降低[3]。随着我们社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视温、湿度这些环境因素，由于对室内环境的要求较高，故需要对环境温、湿度进行测量和监控；目前市场上普遍存在的温、湿度检测仪器大多都是单点测量，同时也会有温、湿度信息传递不及时、精度不够等许多缺点，不利于工业控制的操作者根据温、湿度变化及时做出正确的决定[4]。另外很多场合中，比如消防设备，不仅要测量温度，还要在温度超标时立即采取报警等动作，如果温度检测系统能自动动作，则会节省人力，同时节省时间。而在当今的工农业生产过程中，需要对温湿度进行采集的场合逐渐增加，精确、精确地测量温、湿度的变化变得变得越来越重要。要想监测到实时的温、湿度数据，并实时报警就需要合理的对数据进行采集、发送、接收并对数据进行处理，以控制并监测设备的运行情况，减少不必要的线路设备开支。在这样的形式和趋势下，开发一种能够实时测量多点，且实时性高、准确度高，精确的处理多点测量温湿度的数据与报警系统就很有必要性了。
本论文温、湿度检测与报警系统的设计基于此应用而设计，针对粮仓对温、湿度进行检测与报警的场合，也可用在其他场所，设计的一套温、湿度智能检测与报警系统。
1.2 本论文设计的主要内容
本论文主要研究的内容是温湿度检测报警系统，本系统的是以STC89C52为主控制芯片，包括以DHT11为核心的温湿度检测模块、1602液晶屏显示模块和报警器等。本系统可以精确对周围环境的温湿度进行检测，实时显示温湿度的值。本系统的特点是：温湿度的临界值时可调的，越过临界值自动发出报警信号，报警信号根据低于或高于临界值的不同而不同。总之，该系统为用户提供一个精准的温湿度数字检测器。
本设计主要在以下方面展开研究工作：
通过查阅资料，确定开发方案，然后进行硬件总体设计，并运用开发工具对设计进行验证。根据硬件设计和功能需求编写相应的软件程序，通过调试，实现粮仓温湿度检测与报警系统。最后得出结论并形成论文。
因此，不仅要掌握多点温湿度测量系统各模块的结构、原理及其性能指标，还必须懂得各模块的处理、显示和控制的要求。只有通过对各个模块进行充分的分析了解，才能将这一系统原理应用于各个领域。
2. 方案比较和论证
传感器的选择对整个系统来说非常重要，精确的测量都要选择精度高的传感器。在工农业生产生活中，各种测量都需要依靠各种传感器来检测各种参量和数据，这样，才能保证生产的高效和可靠，从而使各系统设备运行于最佳状态[5]。单片机用于测量系统时，其核心任务是准确获得被测信号。
温、湿度测量系统都有共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控地方相对较远等。若采用一般温、湿度传感器采集温、湿度信号，则需要设计信号调整电路、A/D 转换及相应的接口电路，这样才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。由于各种因素会造成测量系统较大的偏差；又因为测量环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰因素的影响，会使测量系统的稳定性和可靠性降低。所以多点温、湿度测量系统的设计关键在于两部分：温、湿度传感器、主控单元和输出显示模块的选择[6]。
2.1 温度传感器的选取
方案一：通过热电阻温度传感器进行测量。热电阻这个测温元器件是根据电阻和温度的关系制成的，其特点主要为精度高、测量范围大、便于远距离测量。
方案二：采用单片模拟量的温度传感器，比如AD590等。这些芯片输出的模拟信号必须经过A/D转换后才能送给计算机，模拟信号容易受到干扰，从而产生影响测量精度的测量误差，并且会使得测温装置的结构变得复杂。另外，这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器，不能进行多点测量。即使是能够实现，也要用到复杂的算法，在一定程度上也增加了软件实现的难度。
方案三：采用数字温度传感器dht11测量温度。经过其输出的信号全部数字化，便于单片机进行处理和控制，省去了传统测温方法的许多外围电路。测温范围为0℃～50℃，测温分辨率1℃。CPU只需一根I/O口线便能与dht11通信，可节省大量引线和逻辑电路。Dht11的最大特点之一是采用单总线的数据传输方式，测温系统的结构简单，传感器体积小，适用的电压宽，且由于STC89C52可以带多个dht11，因此易实现多点测量和组建传感器网络。
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