基于单片机的仓库温度湿度监测系统
基于单片机的仓库温度湿度监测系统[20200211152622]
摘 要
温湿度作为最常见的控制变量在许多的工农业生产过程中都是不可忽略的。农业生产中的大棚技术，粮食的储存，花圃的培育等领域都与温湿度的监测息息相关；工业生产中的炼钢、玻璃生产、陶瓷生产、耐火材料等都对生产过程中的温湿度有较高的要求。
然而传统的温湿度监测往往是通过人工利用温度计和湿度表等测试工具去进行监测，这样的过程不仅费时费力效率极低而且往往精确度不高。因此，一款造价低廉且能智能控制的温湿度监测系统工具就迫切需求。
本设计通过运用STC89C52单片机、1602液晶显示屏模块、DHT11温湿度传感器、EEPROM外部存储器以及继电器模块很好的实现了温湿度的监测控制要求。不仅可以很人性化的自主设置温湿度的上限和下限，而且可以实时的将监测到的温湿度值展示出来。在此基础上系统又添加了温湿度自动调节部分，如果温湿度值超出之前了所设置的上下限数值，将会点亮相应的LED灯用于报警提示，并且将会驱动相应的继电器工作，继电器将驱动相应的负载工作，用于处理所报警的情况。
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关键字:单片机温湿度传感器智能控制
目 录
1 绪论 - 1 -
1.1 本课题研究的意义 - 1 -
1.2 本课题研究的现状及前景 - 1 -
1.3 本课题研究目的 - 1 -
1.4 本文概述 - 2 -
2 温湿度监测系统的总体设计 - 3 -
2.1 系统的需求分析及功能要求 - 3 -
2.2 温湿度监测系统的设计总框图 - 3 -
2.3 本章小结 - 4 -
3 温湿度监测系统硬件电路的设计 - 5 -
3.1 主控制模块介绍 - 5 -
3.1.1 单片机的选择 - 5 -
3.1.2 单片机总体介绍 - 5 -
3.1.3 单片机最小系统介绍 - 7 -
3.2 传感器模块介绍 - 9 -
3.2.1 传感器的选择 - 10 -
3.2.2 DHT11传感器介绍 - 10 -
3.2.3 DHT11传感器模块电路设计 - 12 -
3.3液晶显示模块设计 - 13 -
3.3.1 液晶显示屏的选择 - 13 -
3.3.2 LCD1602液晶显示屏介绍 - 13 -
3.3.3 LCD1602模块电路原理图 - 15 -
3.4继电器模块 - 16 -
3.5阀值设定模块 - 16 -
3.5.1 AT24C02介绍 - 16 -
3.5.2 IIC总线介绍 - 17 -
3.6 本章小结 - 17 -
4 系统软件程序的设计 - 19 -
4.1 系统设计总体流程图 - 19 -
4.2 液晶显示模块设计 - 20 -
4.2.1 液晶显示模块流程图 - 20 -
4.2.2 1602时序图分析 - 21 -
4.3 传感器模块设计 - 22 -
4.3.1 传感器模块流程图 - 22 -
4.3.2 DHT11时序图分析 - 23 -
4.4阀值设定模块设计 - 25 -
4.4.1 阀值设定模块流程图 - 25 -
4.4.2 AT24C02读/写操作时序图 - 27 -
4.5 本章小结 - 28 -
5 运行与调试 - 29 -
6 结论与展望 - 34 -
参考文献 - 35 -
附录1 - 36 -
附录2 - 37 -
致谢 - 53 -
1 绪论
温度和湿度是人类赖以生存的最常见的两个变量，它们的变化时刻影响着人们的生活甚至生存，我们与这两个变量有着密不可分的关系。同时它们也深深地影响着人们的生活生产，在工业上金属冶炼、石油提炼、玻璃的生产、耐火材料的制作等等都需要在严格的温湿度环境下生产；在农业上农作物的正常生长、粮食的储存以及新兴的大棚栽培技术、无土栽培技术等等都对植物所处环境下的温湿度有着较高的要求。在当今社会中人们对物品的存储要求也有了更高的要求，这样对于一款高性能而且又廉价的仓库温湿度智能监测系统来说有着广阔的应用前景。
1.1 本课题研究的意义
在当今社会中人们的衣食住行都与温度、湿度这两个物理量息息相关，在工农业生产中更是如此。而随着物流业井喷式的发展，物品的存储也变的越来越重要了，与物品的存储息息相关的两个因素就是物品所处环境的温度和湿度。小到家庭里冰箱中日常存储的食物，大到农业生产中粮仓中储存的粮食，都要实时对其内部的温湿度进行监测。通过对仓库内物品的温湿度环境的实时监测可以很好的掌握仓库的温湿度环境，这对物品的保存是极其重要的。因此，一个智能的温湿度监测系统的研发就显得尤其重要。
1.2 本课题研究的现状及前景
在目前温度的监测技术中国内已经达到了相当发达的水平，各种各样的温度传感器可以满足不同的测量要求。但在湿度测试领域却相对落后，目前大部分湿敏元件还只能使用在通常温度环境下。当在特殊环境下对湿度进行测试时候，国内包括许多国外的湿度传感器都无法完全达到要求。例如，在纺织印染行业、耐火材料制造行业、食品加工行业等都需要在特殊的温度情况下进行测试湿度。通常在这种情况下一般的湿度传感器很难达到要求，即使一些特殊的湿度传感器也很难很精确的测试出当前湿度。因此，在未来温湿度监测技术将还有很大的发展空间，尤其是在特殊环境下的温湿度监测技术依然是当前的一个瓶颈，未来的发展中定将会在这个瓶颈处有所突破。
1.3 本课题研究目的
随着科技的发展以及人们对于物质生活条件的不断发展，人们对于物品的储存要求也越来越高，而对物品储存所处环境的温湿度的监测是物品储存所必不可少的要求。现实中有关温度和湿度监测的产品也有许多，但是这些产品有的只能监测温度不能监测湿度，有的只能监测湿度而不能监测温度，另外有的不能智能监控，有的测量精度不高，还有的价钱昂贵。因此，一款既能较为精准的同时实现温度和湿度的智能监测，又能实现造价低廉的温湿度监测系统具有巨大的市场发展潜力。为此本课题将研发一款价位低廉又能满足使用要求的仓库温湿度智能监测系统。
1.4 本文概述
本文一共分为四个章节，每个章节所叙述的内容如下：
第一章为本论文的绪论部分，主要通过现实社会生产的需要阐述了本课题研究的意义、现状和前景以及本课题所研究的目的。
第二章为系统的总体设计部分，该部分主要总体上说明系统研究的内容以及所能实现的功能，并且画出系统的总体设计框图。
第三章为系统硬件电路设计部分，该部分主要对系统所涉及到的主要硬件进行对比选择，并且详细阐述各部分硬件的原理及功能。
第四章为系统软件设计部分，该部分通过画出流程图和时序图对系统主要模块的设计进行阐述。
第五章为系统的调试部分，该部分主要是对所设计的系统进行调试，并且通过实物操作来说明系统实现了设计要求的全部功能。
2 温湿度监测系统的总体设计
总体来说本系统主要涉及到了温湿度的测量、显示以及实现温湿度的控制。将设定的温湿度上下限存储在外部存储器AT24C02中并且通过DHT11温湿度传感器检测出当前环境下的温湿度，再将这些数据都传输给单片机，单片机对这些数据进行分析和运算，并通过LCD1602液晶显示模块将所设定的阀值和当前监测到的温湿度值显示出来。另外，本系统采用了继电器去驱动相关负载工作，当温度或者湿度超出了所设定的上下限值，均可让相应的继电器工作进而来驱动有关的负载工作，这些负载在工作过程中可以达到降温、升温、去湿、加湿等功能，从而实现了自动控制温湿度的效果。
2.1 系统的需求分析及功能要求
摘 要
温湿度作为最常见的控制变量在许多的工农业生产过程中都是不可忽略的。农业生产中的大棚技术，粮食的储存，花圃的培育等领域都与温湿度的监测息息相关；工业生产中的炼钢、玻璃生产、陶瓷生产、耐火材料等都对生产过程中的温湿度有较高的要求。
然而传统的温湿度监测往往是通过人工利用温度计和湿度表等测试工具去进行监测，这样的过程不仅费时费力效率极低而且往往精确度不高。因此，一款造价低廉且能智能控制的温湿度监测系统工具就迫切需求。
本设计通过运用STC89C52单片机、1602液晶显示屏模块、DHT11温湿度传感器、EEPROM外部存储器以及继电器模块很好的实现了温湿度的监测控制要求。不仅可以很人性化的自主设置温湿度的上限和下限，而且可以实时的将监测到的温湿度值展示出来。在此基础上系统又添加了温湿度自动调节部分，如果温湿度值超出之前了所设置的上下限数值，将会点亮相应的LED灯用于报警提示，并且将会驱动相应的继电器工作，继电器将驱动相应的负载工作，用于处理所报警的情况。
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关键字:单片机温湿度传感器智能控制
目 录
1 绪论 - 1 -
1.1 本课题研究的意义 - 1 -
1.2 本课题研究的现状及前景 - 1 -
1.3 本课题研究目的 - 1 -
1.4 本文概述 - 2 -
2 温湿度监测系统的总体设计 - 3 -
2.1 系统的需求分析及功能要求 - 3 -
2.2 温湿度监测系统的设计总框图 - 3 -
2.3 本章小结 - 4 -
3 温湿度监测系统硬件电路的设计 - 5 -
3.1 主控制模块介绍 - 5 -
3.1.1 单片机的选择 - 5 -
3.1.2 单片机总体介绍 - 5 -
3.1.3 单片机最小系统介绍 - 7 -
3.2 传感器模块介绍 - 9 -
3.2.1 传感器的选择 - 10 -
3.2.2 DHT11传感器介绍 - 10 -
3.2.3 DHT11传感器模块电路设计 - 12 -
3.3液晶显示模块设计 - 13 -
3.3.1 液晶显示屏的选择 - 13 -
3.3.2 LCD1602液晶显示屏介绍 - 13 -
3.3.3 LCD1602模块电路原理图 - 15 -
3.4继电器模块 - 16 -
3.5阀值设定模块 - 16 -
3.5.1 AT24C02介绍 - 16 -
3.5.2 IIC总线介绍 - 17 -
3.6 本章小结 - 17 -
4 系统软件程序的设计 - 19 -
4.1 系统设计总体流程图 - 19 -
4.2 液晶显示模块设计 - 20 -
4.2.1 液晶显示模块流程图 - 20 -
4.2.2 1602时序图分析 - 21 -
4.3 传感器模块设计 - 22 -
4.3.1 传感器模块流程图 - 22 -
4.3.2 DHT11时序图分析 - 23 -
4.4阀值设定模块设计 - 25 -
4.4.1 阀值设定模块流程图 - 25 -
4.4.2 AT24C02读/写操作时序图 - 27 -
4.5 本章小结 - 28 -
5 运行与调试 - 29 -
6 结论与展望 - 34 -
参考文献 - 35 -
附录1 - 36 -
附录2 - 37 -
致谢 - 53 -
1 绪论
温度和湿度是人类赖以生存的最常见的两个变量，它们的变化时刻影响着人们的生活甚至生存，我们与这两个变量有着密不可分的关系。同时它们也深深地影响着人们的生活生产，在工业上金属冶炼、石油提炼、玻璃的生产、耐火材料的制作等等都需要在严格的温湿度环境下生产；在农业上农作物的正常生长、粮食的储存以及新兴的大棚栽培技术、无土栽培技术等等都对植物所处环境下的温湿度有着较高的要求。在当今社会中人们对物品的存储要求也有了更高的要求，这样对于一款高性能而且又廉价的仓库温湿度智能监测系统来说有着广阔的应用前景。
1.1 本课题研究的意义
在当今社会中人们的衣食住行都与温度、湿度这两个物理量息息相关，在工农业生产中更是如此。而随着物流业井喷式的发展，物品的存储也变的越来越重要了，与物品的存储息息相关的两个因素就是物品所处环境的温度和湿度。小到家庭里冰箱中日常存储的食物，大到农业生产中粮仓中储存的粮食，都要实时对其内部的温湿度进行监测。通过对仓库内物品的温湿度环境的实时监测可以很好的掌握仓库的温湿度环境，这对物品的保存是极其重要的。因此，一个智能的温湿度监测系统的研发就显得尤其重要。
1.2 本课题研究的现状及前景
在目前温度的监测技术中国内已经达到了相当发达的水平，各种各样的温度传感器可以满足不同的测量要求。但在湿度测试领域却相对落后，目前大部分湿敏元件
1.3 本课题研究目的
随着科技的发展以及人们对于物质生活条件的不断发展，人们对于物品的储存要求也越来越高，而对物品储存所处环境的温湿度的监测是物品储存所必不可少的要求。现实中有关温度和湿度监测的产品也有许多，但是这些产品有的只能监测温度不能监测湿度，有的只能监测湿度而不能监测温度，另外有的不能智能监控，有的测量精度不高，还有的价钱昂贵。因此，一款既能较为精准的同时实现温度和湿度的智能监测，又能实现造价低廉的温湿度监测系统具有巨大的市场发展潜力。为此本课题将研发一款价位低廉又能满足使用要求的仓库温湿度智能监测系统。
1.4 本文概述
本文一共分为四个章节，每个章节所叙述的内容如下：
第一章为本论文的绪论部分，主要通过现实社会生产的需要阐述了本课题研究的意义、现状和前景以及本课题所研究的目的。
第二章为系统的总体设计部分，该部分主要总体上说明系统研究的内容以及所能实现的功能，并且画出系统的总体设计框图。
第三章为系统硬件电路设计部分，该部分主要对系统所涉及到的主要硬件进行对比选择，并且详细阐述各部分硬件的原理及功能。
第四章为系统软件设计部分，该部分通过画出流程图和时序图对系统主要模块的设计进行阐述。
第五章为系统的调试部分，该部分主要是对所设计的系统进行调试，并且通过实物操作来说明系统实现了设计要求的全部功能。
2 温湿度监测系统的总体设计
总体来说本系统主要涉及到了温湿度的测量、显示以及实现温湿度的控制。将设定的温湿度上下限存储在外部存储器AT24C02中并且通过DHT11温湿度传感器检测出当前环境下的温湿度，再将这些数据都传输给单片机，单片机对这些数据进行分析和运算，并通过LCD1602液晶显示模块将所设定的阀值和当前监测到的温湿度值显示出来。另外，本系统采用了继电器去驱动相关负载工作，当温度或者湿度超出了所设定的上下限值，均可让相应的继电器工作进而来驱动有关的负载工作，这些负载在工作过程中可以达到降温、升温、去湿、加湿等功能，从而实现了自动控制温湿度的效果。
2.1 系统的需求分析及功能要求
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