基于單片機的溫濕度監(jiān)測與控制畢業(yè)設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次設計是采用MSC-51系列單片機中的AT89S51和DHT11的低成本的溫濕度的檢測系統(tǒng)。本設計主要包括硬件電路的設計和系統(tǒng)軟件的設計。硬件電路主要包括單片機、溫濕度傳感器、顯示模塊、報警器以及鍵盤等5部分，由DHT11溫濕度傳感器及1602字符型液晶模塊構(gòu)成系統(tǒng)顯示模塊，該系統(tǒng)電路簡單、工作穩(wěn)定、集成度高，調(diào)試方便，測

2、試精度高，具有一定的實用價值。其中測溫濕度控制電路由溫濕度傳感器和預設溫度值比較報警電路組成，用戶根據(jù)需要預先輸入預設值，當實際測量的溫濕度大于預設的溫濕度數(shù)值時，發(fā)出報警信號（蜂鳴器蜂鳴）。軟件部分包括了主程序、顯示子程序、測溫濕度子程序。 </p><p>　　本次設計采用的DHT11溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字輸出的溫濕度復合傳感器，傳感器包括一個電阻式感濕原件和一個NTC測溫元件，并與一個高性

3、能的8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。單片機AT89S51是一款低消耗、高性能的CMOS8位單片機，由于它強大的功能和低價位，因此在很多領域都是用它。</p><p>　　【關鍵詞】 溫度測量 濕度測量 AT89S51 DHT11</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><

4、;p>　　This design is the use of MSC-51 Series MCU AT89S51 and DHT11 in the low-cost temperature and humidity detection system. This design includes the design of hardware and system software design. Hardware circuit in

5、cludes a microcontroller, temperature and humidity sensors, display module, the alarm and the keyboard 5, the DHT11 temperature and humidity sensor and 1602 constitute a system of character LCD module display module, the

6、 system circuit is simple, stable, high integration, commissioning C</p><p>　　The design uses the DHT11 temperature and humidity sensors is a digital output with a calibrated temperature and humidity combine

7、d sensor, the sensor includes a resistance and a sense of the original wet NTC temperature measurement devices, and with a high-performance 8-bit microcontroller connected. Therefore, the product has excellent quality, f

8、ast response, anti-interference ability, high cost and other advantages. AT89S51 is a low consumption of item-level, high-performance CMOS8 bit microco</p><p>　　【Key words】Temperature measurement Humidity m

9、easurement AT89S51 DHT11</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言 1 </b></p><p>　　第一章 工具簡介4 </p><p>　　第一節(jié)C語言 4 </p><p>　　一、C語言的優(yōu)

10、點4</p><p>　　二、C語言的缺點4 </p><p>　　第二節(jié) Proteus4 </p><p>　　第三節(jié) Protel 5 </p><p>　　一、軟件特色 5 </p><p>　　二、仿真特點 5 </p><p>　　第四節(jié) 本章小結(jié) 5 </p&g

11、t;<p>　　第二章 設計任務分析及方案論證 6 </p><p>　　第一節(jié) 設計任務要求和溫濕度控制的發(fā)展6 </p><p>　　一、設計過程及其工藝要求6 </p><p>　　二、設計溫濕度計的根據(jù)和意義 6 </p><p>　　三、露點意義 7 </p><p>　　第二節(jié) 設

12、計總體方案及其方案論證7 </p><p>　　一、設計總體方案及其論證 7 </p><p><b>　　二、器件選定 8</b></p><p>　　第三節(jié) 本章小結(jié)18 </p><p>　　第三章 硬件設計19 </p><p>　　第一節(jié) 主控制電路和測溫時控制電路19 &

13、lt;/p><p>　　第二節(jié) 主要模塊的電路20 </p><p>　　一、系統(tǒng)的蜂鳴器電路20 </p><p>　　二、晶振電路 21 </p><p>　　三、顯示電路 22 </p><p>　　四、傳感器電路 23 </p><p>　　五、復位電路 23 </p>

14、;<p>　　第三節(jié) 本章小結(jié) 24 </p><p>　　第四章 軟件設計 25 </p><p>　　第一節(jié) 系統(tǒng)流程圖25 </p><p>　　第二節(jié) 編程思想26 </p><p>　　第三節(jié) 本章小結(jié)26 </p><p><b>　　結(jié) 論27 </b>

15、</p><p><b>　　致 謝28 </b></p><p><b>　　參考文獻 29</b></p><p><b>　　附 錄30 </b></p><p>　　一、英文原文30 </p><p>　　二、英文翻譯 36 <

16、;/p><p><b>　　三、源程序41 </b></p><p>　　四、proteus 運行結(jié)果53 </p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　一、問題的提出及其研究意義</p><p>　　目前隨著生活質(zhì)量的不斷提高，人們的生活水平越來越高，

17、所以對環(huán)境的要求也越來越高，環(huán)境控制的也成了人們安居樂業(yè)的基礎，成了共建和諧環(huán)境的重要環(huán)節(jié)。尤其是目前生活節(jié)奏的加快，許多白領都出現(xiàn)了亞健康的狀態(tài)，因此家庭溫濕度的檢測對于現(xiàn)代家庭來說也變得刻不容緩了。因此為了滿足最適宜人們生活的最佳溫度和濕度，我們需要研究一種家庭式的，便于提醒和控制溫濕度的裝置，人們可以根據(jù)不同季節(jié)以及個人的需要進行不同的調(diào)整，以便達到最佳的居住環(huán)境，這不僅僅是對于環(huán)境要求的進步，同時也體現(xiàn)了現(xiàn)代文明的發(fā)達與先進。&

18、lt;/p><p><b>　　1、問題的提出</b></p><p>　　為了更加有效的保證人們生活環(huán)境的安逸和舒適，同時也為了人們生活的更加健康，人們已不滿于目前的居住環(huán)境，對家庭提出了更高的要求，智能化被引進了家庭，并且迅速在全國乃至世界范圍內(nèi)普遍發(fā)展開來，由于自然環(huán)境污染越來越嚴重，城市人口越來越多等，適宜人們生活的溫度以及濕度越來越難以達到標準，常見的南北氣候差

19、異，北方冬天異常干燥，南方卻陰冷潮濕，而對于我們來說，如何有效地在合適的時間內(nèi)對環(huán)境作出相應的措施卻始終難以把握，因此我們需要采取有效的措施，以滿足人們的要求。</p><p><b>　　2、研究的意義</b></p><p>　　隨著城市居民生活節(jié)奏的加快以及人民生活水平的不斷提高，人們對于亞健康的問題越來越關注，因此對于居住環(huán)境的要求也越來越高，舒適的環(huán)境已不僅

20、僅限于寬敞豪華的住宅，同時也希望在自己的小家里也會有大自然的調(diào)節(jié)作用，能夠根據(jù)人類的需要，設定相應的溫濕度。</p><p>　　因此研究溫濕度的控制非常有必要，它可以優(yōu)化組合社區(qū)資源，提升服務水平，推動反房地產(chǎn)等其他行業(yè)的發(fā)展，為他們帶來新的商機。</p><p><b>　　二、國內(nèi)外現(xiàn)狀</b></p><p>　　最近幾年，國內(nèi)外溫濕度

21、傳感器測量系統(tǒng)正向著集成化、智能化發(fā)展，隨著科研人員的不斷努力，該類型系統(tǒng)取得的巨大的成就。</p><p>　　現(xiàn)代溫濕度傳感器測量系統(tǒng)技術主要以數(shù)據(jù)采集為依據(jù)，主要類型包括：虛擬儀器、智能儀器、數(shù)字式儀器等等。伴隨電子科學技術的進一步發(fā)展，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也發(fā)生了日新月異的變化，其整體的性能、實用性方面都有所改進。因此，依托于數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)而發(fā)展的溫濕度傳感器測量系統(tǒng)在實際應用中也發(fā)揮這越來越重要的作用。</

22、p><p>　　目前，許多外國大型企業(yè)都很重視傳感器的研發(fā)工作，例如，日本的Figaro公司、芬蘭的Vaisala公司等，都致力于傳感器的發(fā)展和完善，以保障其在整個銷售市場的競爭力。在九十年代，先后出現(xiàn)了集成溫度濕度測量套件和應用于濕度傳感器的測試系統(tǒng)，這個新技術的產(chǎn)生都大大刺激了傳感器的進一步發(fā)展。</p><p>　　與此同時，國內(nèi)許多機構(gòu)也在傳感器測試裝置的研發(fā)上不斷探索、研發(fā)。例如通過

23、采用傳統(tǒng)電子儀器進行設計研發(fā)而成的多種動態(tài)測試系統(tǒng)、動進樣裝置的氣體傳感器智能測試系統(tǒng)等等，這些成績都體現(xiàn)了我國在傳感器領域取得的成就。</p><p>　　當然，隨著科技的進步，傳統(tǒng)的溫濕度測試技術在穩(wěn)定性、精度等方面已經(jīng)無法滿足市場的需求，因此，針對新一代傳感器的探究顯得尤為重要。</p><p>　　三、本文研究的目的和研究方向</p><p><b&g

24、t;　　1、本文研究的目的</b></p><p>　　為滿足現(xiàn)代家庭對于居住環(huán)境溫濕度的不同需求，我們可以隨時進行調(diào)節(jié)，對于不利情況能夠及時的作出顯示，并能夠采取相應的措施提醒用戶進行調(diào)整，以達到最適宜的溫濕度。</p><p>　　2、本文研究的主要內(nèi)容</p><p>　　首先我們必須了解溫濕度控制對于家庭對于現(xiàn)代人們的重要性，其次我們才能夠?qū)Υ俗?/p>

25、出更好的判斷，以求更好的解決用戶所需要的問題。溫濕度的控制是我們研究的主要內(nèi)容。數(shù)字化溫濕度檢測的方法為一旦環(huán)境中的溫濕度發(fā)生變化時，濕度傳溫度感器和濕度傳感器隨著溫濕度的變化而變化，然后將變化的電阻通過轉(zhuǎn)換電路和轉(zhuǎn)換信號檢測為與之對應變化的電壓，然后把模擬電壓信號由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并送入到單片機中，對采集到的信號單片機進行濾波處理并通過查表得到實際測量的濕度值[1]，之后通過單片機的各外部接口電路顯示該溫濕度值。該系統(tǒng)通過&

26、lt;/p><p>　　鍵盤設定最適宜的溫度和濕度，傳感器向中央控制系統(tǒng)輸送監(jiān)測信息，超過預設值的話，蜂鳴器就會報警提醒，用戶即可作出調(diào)整。</p><p>　　四、本論文的章節(jié)安排</p><p>　　本次論文只要有四章，其中第一章主要介紹了本次論文，特別是軟件設計方面需要幾種軟件的主要介紹和功能特點，分別是C語言,Ptoteus,Protel;第二章主要主要是對設計

27、總體方案的論述，同時仔細介紹了幾個主要的元器件，分別是：單片機的選擇，溫度傳感器，濕度傳感器，以及LCD；第三章主要介紹了硬件設計及其內(nèi)容，首先介紹了本次設計所要達到的目的和要實現(xiàn)的功能，然后分為四個部分，分別介紹了原理圖的設計，然后各個主要模塊：蜂鳴器電路，晶振電路以及顯示電路；第四章主要介紹了軟件流程的過程以及介紹了一些主要模塊的程序。</p><p><b>　　五、本章小結(jié)</b>&

28、lt;/p><p>　　本章主要介紹了本次設計的研究意義，國內(nèi)外的現(xiàn)狀，以及本次研究的主要研究目的和方向，并且介紹了本次設計的主要章節(jié)安排和每章節(jié)所要實現(xiàn)的內(nèi)容。</p><p><b>　　第一章 工具簡介</b></p><p>　　系統(tǒng)單片機代碼采用C語言編寫， proteus為仿真環(huán)境，protel為原理圖畫圖工具軟件。</p>

29、;<p><b>　　第一節(jié)C語言</b></p><p><b>　　C語言的優(yōu)點</b></p><p>　　C語言的運算符豐富，它包括的范圍相當廣泛，是的C語言的運算類型及其豐富，并且表達方式的類型多樣化，能夠?qū)崿F(xiàn)在高級語言中不能實現(xiàn)的運算，它有32個關鍵字，9種控制語句，和匯編語言一樣，它能夠?qū)τ谖?，字?jié)和地址進行操作；數(shù)據(jù)

30、類型很豐富，能實現(xiàn)各種復雜的數(shù)據(jù)類型，同時還加入了指針的概念，使得效率更高，同時支持圖形編輯，以及多種顯示器等；他所應用的結(jié)構(gòu)式語言，這種方式會讓程序有層次，一目了然，同時語法顯示不嚴格，設計自由度高；C語言提供給用戶的方式是一函數(shù)的形式，塔門可以方便調(diào)用，使得程序完全結(jié)構(gòu)化；地址的訪問上，能夠訪問物理地址，對硬件進行直接操作；適用范圍廣，能夠適用于多重操作，例如：DOS、UNIX等，同時適用于多種機型。</p><

31、p><b>　　二、C語言的缺點</b></p><p>　　它的缺點主要是數(shù)據(jù)封裝的安全性不高，因此這一點也成為了C語言和C++的最大的區(qū)別，另一方面由于語法以及變量的類型沒有嚴格限制，也造成了較低的安全性，再者從應用角度來說，它比較其他的高級語言來說較為難以掌握。</p><p>　　第二節(jié) Proteus</p><p>　　單片機

32、的教學以及實驗教學的虛擬平臺上，proteus是主要的比較先進的手段，在資金以及設備維護的問題上，它能夠在硬件設備有限的情況下采用不同的方法，步進能將實例形象化，也可以使得運行過程形象化，能夠得到傳統(tǒng)演習方式無法達到的效果；它能夠提供27000多的仿真器件，同時能夠模擬仿真和數(shù)字仿真，能夠直接在原理圖上進行虛擬編程，然后顯示輸出想要達到的效果；它能夠使得仿真軟件使得抽象的程序和原理圖變得形象化，同時提供了虛擬的控制按鈕，可以控制程序的運

33、行，停止；目前它是我們課程設計畢業(yè)設計中最普遍應用的工具，時間花接種，提供了許多實際中無法滿足的元件庫，同時我們可以無限次，隨機的修改電路設計。</p><p>　　第三節(jié) Protel</p><p><b>　　一、軟件特色</b></p><p>　　Protel99 SE共分為5個模塊，分別是原理圖設計、PCB設計（包含信號完整性分析）

34、、原理圖混合信號仿真、自動布線器、PLD設計。它具有一些特殊特點：能夠生成超過30種的電氣連接網(wǎng)絡表，體內(nèi)更是具有很強的編輯功能，原理圖以及PCB中同樣的期間可以同樣的被選中，允許在原理圖和PCB進行雙向查找元件。引腳等。與國際化的標準保持一致，能夠混合仿真，同時具有智能的覆銅和放置漢字的功能，而且還可以與AUTOCAD等軟件進行數(shù)據(jù)交換，在我們需要打印的時候能夠提供打印預覽，它具有的3D功能讓我們在制版前看到想要裝配的結(jié)果等等。<

35、;/p><p><b>　　二、仿真特點</b></p><p>　　它具有強大的分析功能，用戶可以分析電路的各個方面，能夠提供交流小信號、瞬態(tài)分析、傳輸函數(shù)分析等；同時具有龐大的仿真模型庫，擁有20多個模擬和數(shù)字期間仿真元件庫，同時還有大量的數(shù)字器件和其他的集成電路器件；它還具有豐富的仿真信號源，同時還提供了完整的線性以及非線性受控源。</p><p

36、><b>　　第四節(jié) 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了設計過程中所需要的軟件，主要有三個，分別是：C語言,Proteus.Protel,本章對于各個軟件、功能等做了詳細的解釋說明。</p><p>　　第二章 設計任務分析及方案論證</p><p>　　本章詳細介紹了本次設計的主要任務，以及對于所要實現(xiàn)的內(nèi)容加以分析

37、，同時詳細的介紹了主要元器件的選擇，以及各自的特性。</p><p>　　第一節(jié) 設計任務要求和溫濕度控制的發(fā)展</p><p>　　一、設計過程及其工藝要求</p><p>　　設計一個以單片機為核心的溫濕度控制系統(tǒng)，需要實現(xiàn)的功能為：</p><p>　?、倌軌驕蚀_的顯示當前的溫度以及濕度。溫度檢測的范圍0℃-60℃，測溫精度：±

38、;2℃；濕度檢測范圍20%-100%RH， 測濕精度：±5％RH。</p><p>　?、谀軌蜃灾髡{(diào)節(jié)當前需要溫度以及濕度的預設溫濕度值，在系統(tǒng)上面有調(diào)節(jié)按鈕，可隨時根據(jù)需要增加或者減少預設值。</p><p>　?、垡坏┌l(fā)現(xiàn)超過了預設值，蜂鳴器蜂鳴報警。</p><p>　?、軋缶绞綖槿龢O管驅(qū)動的蜂鳴音報警。</p><p>

39、　?、菹到y(tǒng)的顯示方式均為四位顯示，采用LCD顯示。</p><p>　　二、設計溫濕度計的根據(jù)和意義</p><p>　　溫度和濕度與人們的生活息息相關，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，氣象，環(huán)保，國防，科研等部門，經(jīng)常需要對環(huán)境溫度及濕度進行測量，準確測量溫濕度在生物制藥，食品加工，造紙等行業(yè)更是至關重要的，傳統(tǒng)的溫度計是用水銀顯示的，雖然結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，但是精度不高，而且不易計數(shù)，但是采用單片機進行

40、控制，不僅具有控制方便，簡單靈活等優(yōu)點，而且可以大幅度提高溫度控制的技術指標，用LCD顯示起來會更加的直觀方便。</p><p>　　采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器作為檢測元件，能夠同時檢測溫度和濕度，它不僅僅易于焊接，而且只有四個管角，減少了外圍電路的設計。DHT11傳感器包括一個電容式聚合體測濕原件和一個能隙式測溫元件。DHT11能夠直接獨處被測溫濕度值，同時單片機可以把測量的數(shù)據(jù)通過串口傳到計算機，來完成控

41、制。帶來了極大的方便，用單片機控制的溫濕度不僅硬件電路相對簡單，而且測量精度高。</p><p>　　總之無論是在日常生活中還是在工業(yè)，農(nóng)業(yè)方面都離不開溫濕度的測量，因此研究溫濕度的測量具有相當重要的意義。</p><p><b>　　三、露點意義</b></p><p><b>　　1.定義或解釋</b></p&g

42、t;<p>　　①使空氣里原來所含的未飽和水蒸汽變成飽和時的溫度，叫做露點。</p><p>　?、诳諝獾南鄬穸茸兂?00％時，也就是實際水蒸汽壓強等于飽和水蒸汽壓強時的溫度，叫做露點。</p><p><b>　　2.單位 </b></p><p>　　習慣上，常用攝氏溫度表示。</p><p><

43、;b>　　3.說明</b></p><p>　　①人們常常通過測定露點，來確定空氣的絕對濕度和相對濕度，所以露點也是空氣濕度的一種表示方式，比如當測得了在某一氣壓下空氣的溫度是20℃，露點是12℃那么，就可從表中查得20℃時的飽和蒸汽壓為17.54mmHg，12℃時的飽和蒸汽壓為lO.52mmHg，則此時空氣的絕對濕度p=10.52mmHg， 空氣的相對濕度．B=(10.52/17.54)

44、15;100％=60％。</p><p>　　采用這種方法來確定空氣的濕度，有著相當重大的實用價值，但很關鍵的一點就是要求我們需要學會露點的測定方法。</p><p>　　②露點的測定在農(nóng)業(yè)上意義很大，由于空氣的濕度下降到露點時，空氣中的水蒸汽就凝結(jié)成了露，如果露點在O℃以下，那么氣溫下降到露點時，水蒸汽就會直接凝結(jié)成了霜，知道了露點就可以預報是否會發(fā)生霜凍，以便于農(nóng)作物受到損害。 <

45、;/p><p>　　⑨氣溫和露點的差值越小，表示空氣越接近于飽和，氣溫和露點越接近，也就是此時的相對濕度百分比值大，這時候人們會感覺氣候潮濕，氣溫和露點差值大，就說明此時的相對濕度百分比值小，人們會感覺氣候干燥，對人體來說最適中的相對濕度是60～70％。 </p><p>　?、車栏駚碚f露點時的飽和氣壓和空氣當時的水氣壓強是不相等的，未飽和汽的壓強隨溫度的變化是遵循Pt=P0(1+t/273)

46、，因此在日常的溫差下壓強的變化很小，我們可以近似地當作不變來處理。</p><p>　　第二節(jié) 設計總體方案及其方案論證</p><p>　　一、設計總體方案及其論證</p><p>　　本設計要實現(xiàn)的功能是：實時顯示當前環(huán)境的溫濕度，并且允許用戶設定溫濕度閾值，當環(huán)境溫濕度超過閾值時，系統(tǒng)會以蜂鳴器鳴響的方式進行報警提示。依據(jù)功能設定，本系統(tǒng)主要分為以下三個模

47、塊：溫濕度采集模塊數(shù)據(jù)處理模塊用戶交互模塊 其中溫濕度采集模塊使用的是DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，它使用單總線方式，接口簡單，而且無需另外校準。分辨率為8bit，完全能夠滿足日常環(huán)境溫濕度的檢測要求。數(shù)據(jù)處理模塊使用的是AT89S51單片機，其完成溫濕度數(shù)據(jù)的采集、運算和邏輯控制的功能。 用戶交互模塊主要由按鍵、1602點陣液晶和蜂鳴器構(gòu)成。其中按鍵用于用戶設定溫濕度閾值，1602用于數(shù)據(jù)顯示，蜂鳴器

48、用于提示用戶。按照系統(tǒng)的設計功能所要求的，溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)原理圖如下圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)原理圖</p><p>　　單片機作為主控制器，主要負責處理由溫濕度傳感器送來數(shù)據(jù)，并把處理好的數(shù)據(jù)送向顯示器模塊，數(shù)據(jù)溫濕度傳感器主要用來采集周圍的環(huán)境參數(shù)，并把所采集到得數(shù)據(jù)送向單片機，按鍵電路主要是用來完成單片機的復位操作和溫濕度初始值的設定。蜂鳴器電路就是用

49、三極管來實現(xiàn)的，用來判斷周圍的溫度或者濕度是否超出設定數(shù)值，顯示電路主要用來顯示當前的溫濕度。</p><p><b>　　二、器件選定</b></p><p>　　將單片機用作測控系統(tǒng)時，總要有被測信號懂得輸入通道，由計算機拾取必要的輸入信息。對于測量系統(tǒng)而言，其核心任務是怎么樣獲得準確的被測信號；而對測控系統(tǒng)來說，不可缺少的環(huán)節(jié)是對條件的監(jiān)測和對被控對象狀態(tài)的測試

50、，傳感器是實現(xiàn)測量與控制的第一環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關鍵部分，一切準確的測量和控制都將在傳感器對于原始信號的準確可靠的轉(zhuǎn)換和捕捉，工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化測量和控制，基本主要依賴各種傳感器來控制和檢測生產(chǎn)過程中的各種量，使系統(tǒng)和設備在最佳狀態(tài)正常運行，從而保證生產(chǎn)的高質(zhì)量和高效率 [6]。</p><p><b>　　1、溫濕度傳感器</b></p><p>　　DHT11數(shù)

51、字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器，它應用專用的溫濕度傳感和數(shù)字模塊采集技術，具有很高的穩(wěn)定性和可靠性，DHT11傳感器內(nèi)含一個NTC測溫和一個電阻式感濕元件，并與一個8位的高性能單片機相連接，在精確的濕度校驗室中DHT11傳感器進行過校準，以程序的形式校準系數(shù)儲存在0TP內(nèi)存中，檢測信號的時候，在處理過程中傳感器內(nèi)部要調(diào)用這些校準系數(shù)，采用單線制的串行接口，使系統(tǒng)集成可以有較低的功耗，而且更加簡單快速，信號傳

52、輸距離超過20米，作為一個數(shù)字溫濕度傳感器DHT11具有響應快速、抗干擾強、性價比高等優(yōu)點，它的性能指標如下：濕度測量范圍為20％～90％RH；濕度測量精度為±5％RH；溫度測量范圍為0～50 ℃，溫度測量精度為±2℃，工作電壓3．0～5．5 V，相應時間<5S，DHT1l采用4針單排引腳封裝, 傳感器通電后，需要等待1s，這是因為要越過不穩(wěn)定的狀態(tài)，在此期間不需發(fā)送指令,電源引腳（VDD，GND）之間可增加一

53、個100nF 的電容，用以去耦濾波[7]。</p><p>　　典型的應用電路如圖2.2下：</p><p>　　圖2.2 典型的應用電路</p><p>　　DHT11實物圖如下圖2.3：</p><p>　　圖2.3 DHT11實物圖</p><p>　　(1)串行接口(單線雙向)</p><p

54、>　　采用單總線數(shù)據(jù)格式,DATA 用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步,一次通訊時間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分。</p><p>　　通訊過程如圖2.4所示</p><p><b>　　圖2.4 通訊過程</b></p><p>　　總線空閑狀態(tài)為高電平的時候主機把總線拉低等待DHT11響應, DHT11能檢測到起始信號，

55、主機必須把總線拉低，至少大于18ms。DHT11一旦接收到主機的開始信號，接著就等待開始信號的結(jié)束,然后發(fā)送80us的低電平響應信號，要讀取DHT11的響應信號,必須等待開始信號的結(jié)束，并延時等待20-40us后才能夠接受，主機發(fā)送開始信號后,這時候就可輸出高電平或切換到輸入模式,接著總線由上拉電阻拉高。</p><p>　　DHT11發(fā)送響應信號的時候總線為低電平 ,DHT11把總線拉高80us之前,必須等到響

56、應信號發(fā)送，準備發(fā)送數(shù)據(jù)時,每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始,數(shù)據(jù)位是0或1是由高電平的長或短來決定。假如響應信號的讀取為高電平,但是DHT11無響應響應,這時候說明路線可能連接不正常，當最后一bit數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，DHT11把總線拉低50us,接著總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。</p><p>　　數(shù)字0信號表示方法如圖2.5所示</p><p>　　圖2.5 數(shù)字0信號表示方

57、法</p><p>　　數(shù)字1信號表示方法.如圖2.6所示：</p><p>　　圖2.6 信號1 表示方法</p><p><b>　　(2)電氣特性</b></p><p>　　VDD=5V，T = 25℃，除非特殊標注，其中主要的電氣特征如表2.1所示：</p><p><b>　

58、　表2.1電氣特征</b></p><p>　　注：采樣周期間隔不得低于1秒鐘</p><p><b>　　(3)性能說明</b></p><p><b>　　如表2.2所示：</b></p><p><b>　　表2.2 性能說明</b></p>&

59、lt;p>　　(4)DHT11引腳說明，如表2.3所示</p><p>　　表2.3 DHT11引腳說明</p><p><b>　　⑤應用信息</b></p><p>　　電阻式濕度傳感器暴露在化學物質(zhì)中會受到干擾，導致靈敏度下降，當處于極限狀態(tài)時，傳感器可以通過程序處理，回復到初試的校準狀態(tài)，在不符合規(guī)范的范圍內(nèi)使用傳感器，不僅會導致

60、幾乎3%的臨時漂移信號，而且會加速產(chǎn)品的老化，轉(zhuǎn)為正常的使用范圍后，會漸漸恢復校準狀態(tài)；溫度是影響氣體相對濕度的關鍵，因此測量時最好讓濕度傳感器工作溫度相同。</p><p>　?、薹庋b信息，如圖2.7：</p><p>　　如圖2.7 DHT11的封裝信息</p><p><b>　　2、單片機</b></p><p>

61、;<b>　?、倜枋?lt;/b></p><p>　　AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能CMOS 的8位單片機，片內(nèi)含4K的可編程的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳，它集Flash程序存儲器既可在線編程(ISP)，也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片機芯片中，ATMEL公司的功能強大，低價

62、位AT89S51單片機可為您提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制的領域【8】。引腳圖如下圖2.8所示：</p><p>　　圖2.8 AT89S51引腳圖</p><p><b>　?、趦?yōu)越性</b></p><p>　　AT89S51提供以下的功能標準：4K字節(jié)閃爍存儲器，128字節(jié)隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，2個16位定時/計數(shù)器，32

63、個I/O口， 1個串行通信口，1個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，另外，AT89S51還可以進行0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件的節(jié)電模式，閑散方式停止中央處理器的工作，可允許隨機存取數(shù)據(jù)存儲器、定時/計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存隨機存取數(shù)據(jù)存儲器中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一個復位,在AT89C51上新增加的功能使AT89S51性能有了較大提升，它的價格甚至更低，它的工作頻率可達33MHz，比

64、AT89C51的工作頻率更高，ISP在線編程功能的優(yōu)越性在于它不必要將芯片從工作狀態(tài)下分離，特別是在改寫存儲器內(nèi)的程序，這是一個相當方便簡單的功能，它不需要像AT89C51那樣外接看門狗計時器單元電路，由于它內(nèi)部具有雙工UART串行通道內(nèi)部集成看門狗計時器，它具有全新的加密算法，大大加強的程序的保密性，有效的保護知識產(chǎn)權不被侵犯,它向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品[8]。</p><p><b>　　3.

65、 LCD</b></p><p>　　①字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊</p><p>　　②LCD1602主要技術參數(shù)：，如圖表2.4所示</p><p>　　表2.4 1602的主要技術參數(shù)</p><p>　　③引腳功能說明 如下圖

66、表2.5所示：</p><p>　　表2.5引腳接口說明表</p><p>　　1602液晶模塊的讀寫操作，屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。</p><p>　?、莨苣_圖，如圖2.9所示：</p><p>　　圖2.9 LCD1602的管腳圖</p><p>　　其中實物圖如圖2.10所示</p>

67、<p>　　圖2.10 1602字符型液晶顯示器實物圖</p><p>　　LCD1602主要有兩種，主要區(qū)別在于是否背光，它的控制器主要為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，在應用中是否帶背光并不影響使用，兩者尺寸差別如下圖2.11所示：</p><p>　　圖2.11 1602LCD尺寸圖</p><p>　　1602LCD的RAM地址映射及標

68、準字庫表</p><p>　　液晶顯示模塊是一個比較慢的顯示器件，因此在執(zhí)行指令之前要首先確認模塊的忙標志處于低電平，表示空閑，不然此指令失效，輸入顯示字符地址后會顯示字符，圖2.12是1602的內(nèi)部顯示地址。</p><p>　　圖2.12 1602LCD內(nèi)部顯示地址</p><p><b>　　第三節(jié) 本章小結(jié)</b></p>

69、<p>　　本章節(jié)主要有兩部分，第一部分主要介紹了溫濕度的意義，由來，同時也介紹了溫濕度檢測的一些專業(yè)名詞，例如：露點。第二部分主要介紹了設計的總體思路，以及元器件的選擇，并加以詳細的解釋。</p><p><b>　　第三章 硬件設計</b></p><p>　　單片機是整個系統(tǒng)的控制中樞，它指揮外圍器件協(xié)調(diào)工作，從而完成特定的功能,硬件實現(xiàn)上采用模塊

70、化設計，每一模塊只實現(xiàn)一個特定功能，最后再將各個模塊搭接在一起,這種設計方法可以降低系統(tǒng)設計的復雜性，本系統(tǒng)主要硬件設計包括電源電路、蜂鳴器電路、晶振電路，LCD顯示電路以及溫濕度傳感器電路[11]。</p><p>　　第一節(jié) 主控制電路和測溫時控制電路</p><p>　　本次硬件的核心就是AT89S511，其他的外圍電路都是圍繞它所設計的。數(shù)字溫濕度傳感器的DHT11的DATA口連接

71、單片機AT89S51的P3.0口。顯示電路就是把LCD1602和單片機的P0口分別相連，當溫度或濕度高于預設值的時候蜂鳴器蜂鳴報警，增加單片機的輸出能力，增加單片機的輸出電流，故使用電阻排來完成。本系統(tǒng)采用的是上電復位，充電之后，RST被拉至高電平，單片機進入工作狀態(tài)。</p><p>　　AT89S51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部正當其的放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反

72、饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器構(gòu)成自激振蕩器，他們與電容C1，C2接在放大器的反饋電路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路，雖然電容沒有一個嚴格的要求，但是電容的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、溫度穩(wěn)定性以及振蕩器工作的穩(wěn)定性。具體的原理圖如圖3.1：</p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　第二節(jié) 主要模塊的電路</p><p>　　一、系統(tǒng)的蜂鳴器電路

73、</p><p>　　微型計算機控制系統(tǒng)中，為了安全起見，對于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)，都設定有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，以便于提醒操作人員注意，或者采取緊急措施，本設計采用把計算機采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理、標度變換、數(shù)字濾波之后，與該參數(shù)上下限與給定值進行比較，如果高于上限值則進行報警，否則就作為采樣的正常值，進行顯示[12]。</p><p>　　本設計采用峰鳴音報警電路。如圖3.2所示。蜂鳴器額定

74、電流≤30Ma,而對于AT89S51單片機，P3口的灌電流為15mA,由此可見，僅靠單片機的P3口電流是不能驅(qū)動蜂鳴器的，必須使用晶體管放大電路，為了使單片機的功率更小，所以使用PNP型晶體管,當外部環(huán)境的溫度或者濕度超過預設值的時候，基級變?yōu)榈碗娖剑澍Q器導通鳴叫[11]。</p><p>　　圖3.2 蜂鳴器電路</p><p><b>　　二、晶振電路</b>&

75、lt;/p><p>　　單片機系統(tǒng)都有晶振，在單片機系統(tǒng)中晶振的作用非常大，全稱叫做晶體振蕩器，它結(jié)合單片機內(nèi)部電路產(chǎn)生所需時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機的運行速度就會越快，單片機的一切指令執(zhí)行都是建立在單片機晶振所提供的時鐘頻率。在通常的工作條件下，普通的晶振頻率的絕對精度可以達到百萬分之五十，高級晶振精度更高，有些晶振還可以由外加的電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓榨振蕩器，在共振的狀態(tài)下晶振用

76、一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的晶體工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。</p><p>　　單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供及本周的時鐘信號，通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，以便于各部分保持同步，有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而是通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率，可以用于同一個晶振項鏈的不同鎖相環(huán)來提供的。單片機AT89S51的晶振電路采用無源晶振，微調(diào)電容取2

77、2uf。圖3.3即為蜂鳴器電路。</p><p><b>　　圖3.3晶振電路</b></p><p><b>　　三、顯示電路</b></p><p>　　在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生，它已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，比方在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。

78、</p><p>　　顯示模塊選用1602字符型液晶模塊，它是目前工控系統(tǒng)中使用最廣泛的液晶屏之一，由于它顯示的質(zhì)量高，電路圖如圖3.4所示，1602字符型液晶模塊是點陣型液晶，驅(qū)動方便，經(jīng)過編程后顯示內(nèi)容多樣化。</p><p><b>　　圖3.4 顯示電路</b></p><p><b>　　四、傳感器電路</b>&

79、lt;/p><p>　　DHT11是數(shù)字型溫濕度傳感器，可直接以數(shù)字方式傳輸所采集的當前環(huán)境溫濕度，DHT11采用的是單總線通信，因此只需將單片機的一個I／O端口與DHT11的通信接口連接就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳送，相對于其他電路來說比較簡單。如圖3.4所示：</p><p>　　圖3.5 傳感器電路</p><p><b>　　五、復位電路</b>

80、;</p><p>　　本次設計采用的是上電復位，而51單片機采用的都是高電平復位，當RST引腳上出現(xiàn)了兩個周期以上的高電平就會觸發(fā)內(nèi)部復位，這里的EA端與復位電路無關，由于數(shù)據(jù)都放在了內(nèi)部存儲器，所以連接EA只是直接拉高引腳，如圖3.6所示：</p><p>　　如圖3.6 復位電路</p><p><b>　　第三節(jié) 本章小結(jié)</b><

81、;/p><p>　　本章節(jié)主要介紹了硬件設計的總思路及其各部分電路的主要設計方法，并且詳細的給出了各個模塊（蜂鳴器，晶振電路，顯示電路，傳感器電路，復位電路）的電路設計。</p><p><b>　　第四章 軟件設計</b></p><p>　　軟件設計是本次設計中不可缺少的環(huán)節(jié)，貫穿了整個畢業(yè)設計，是本次設計能夠完成的最重要的環(huán)節(jié)之一。<

82、/p><p><b>　　第一節(jié) 系統(tǒng)流程圖</b></p><p>　　根據(jù)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)功能，系統(tǒng)軟件流程圖如圖4.1所示；</p><p>　　圖4.1系統(tǒng)軟件流程圖</p><p>　　按鍵檢測過程中，流程如下圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2 按鍵檢測的流程圖</p>

83、<p><b>　　第二節(jié) 編程思想</b></p><p>　　本次設計主要是能夠?qū)崟r顯示出當前確切的溫濕度，并且在高于預設值的時候能夠發(fā)出蜂鳴。一旦接通電源，蜂鳴器首先蜂鳴，接著LCD初始化，采用八位的數(shù)據(jù)端口，兩行顯示，5*7的點陣，其中第一行顯示的濕度預設值，根據(jù)鍵盤我們可以加減數(shù)值，第二行顯示的是實時的溫濕度值，在程序設計中，分別定義溫濕度參數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過來的數(shù)值，

84、判斷是否超過了預設值，本次設計溫度初試值設定為32℃，濕度初始設定為34%，等待傳送的數(shù)值連續(xù)20次都超過預設值的話，蜂鳴器便會蜂鳴警報，1602顯示當前的溫濕度值，再次循環(huán)判斷，如果沒有超過預設值，蜂鳴器不會蜂鳴，1602正常顯示，也同樣再次循環(huán)。</p><p><b>　　第三節(jié) 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章節(jié)主要介紹了本次設計所需要的主要軟件，并

85、給出了詳細的資料解釋，在第二部分主要給出了設計程序的主要思想</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　大學的學習中，畢業(yè)設計是一個很重要的環(huán)節(jié)，是我們步入社會參與社會實踐的很好鍛煉，從最初的選題，開題構(gòu)思，繪圖，編程，仿真直到完成設計，這中間，查找資料，老師指導，同學交流，編寫程序，直至仿真調(diào)試，以及硬件焊接，每一個過程都是一次成長和對自己的

86、一次的檢驗。本次設計是基于單片機的溫濕度設計，包括硬件電路和軟件兩部分。設計初對于單片機的應用并不是很了解，本科學習中初步接觸過C語言，由于本次設計需要硬件和軟件兩部分，因此我是從軟件部分先開始的，然后才開始硬件電路的設計，是由于軟件的不完美影響了硬件電路設計的不是很美觀。</p><p>　　在軟件設計過程中，我基本是一步步開始學起的，在學習中遇到很多問題，經(jīng)過張老師的指點和同學的討論，我學到了很多編程技巧，同

87、時也掌握了一些編程思想。由于原器件的局限性，硬件電路不是很美觀，其中一些電容和電阻并不是原理圖中設計的大小，但是這并不影響結(jié)果，再畫原理圖的過程中我又進一步掌握了protel的基本應用，并有了較為深入的了解。由于電路設計比較簡單，所以并沒有涉及PCB板，直接手動焊接完成電路。通過本次設計，對于主要芯片AT90S51有了基本的了解，基本掌握了該芯片的基本功能。經(jīng)過軟件在硬件電路的挑時候，基本功能均能實現(xiàn)，如果把手放在傳感器上面，溫度和濕度

88、會立即發(fā)生變化。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　四年的大學生活接近尾聲，我的畢業(yè)設計也順利的完成了，這里首先向我的指導老師張開碧表示最誠摯的感謝，同時也感謝那些幫助過我的同學們。</p><p>　　在本次的畢業(yè)設計中張老師給我提供了極大的幫助，首先在一開始的選題中我便遇到了難題，由于當時選題的時候過于疏忽大

89、意，沒有認真的加以分析，所選擇的題目并不是自己愛好的方向，張老師便告訴我，最重要的就是找對方向找準目標，選擇一個自己擅長和喜歡的方向不僅能夠促使我們積極的完成設計，而且對于自己來說也是充滿著興趣，這樣做出來的東西會更加完美和輕松，所以我毅然的改題，選擇了一個自己喜歡的方向，其次，在畢業(yè)設計的過程中，張老師不厭其煩的為我們講解了畢業(yè)設計中可能出現(xiàn)的問題，并為我們提供了完整的畢業(yè)設計模板無論我遇到什么樣的問題，她總能很耐心的為我們講解，同時

90、她每個周一要求見面一次，督促我們抓緊時間完成畢業(yè)設計，每次見面她都要求我詳解上周所做的東西以及自己下周要做的東西，有問題或者不合理的地方她便為我指出來，加以指導。張老師認真負責的態(tài)度讓我倍受感激。同時在此也感謝張磊同學，他解決了許多我在畢業(yè)設計中遇到的問題，特別是剛開始軟件的學習中，他給了我很大的幫助。</p><p>　　在此向所有畢業(yè)設計的過程中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W最誠摯的謝意。</p>&l

91、t;p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 孫宏宇.牛舍環(huán)境及供料自動控制系統(tǒng)的研究[D].吉林農(nóng)業(yè)大學，2008.</p><p>　　[2]吳乾，田慶吉.C語言在現(xiàn)代計算機教學中的地位及發(fā)展趨勢[J].中國科技縱橫，2010，（21）：146-146.</p><p>　　[3] 湯武輝.Proteus仿真軟件與

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96、報，1996.6 210-215.</p><p>　　[16]. 薛玲，孫曼，張志會，夏莉麗，魏希文.基于單片機AT89S51的溫濕度控制儀[J].2010,37, (7):66-69.</p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　一、英文原文</b></p><p>

97、;　　Transmission of fluid</p><p>　　Former statement fluid transmission is including gas (pressure) transmission and liquid transmission, hydraulic transmission into liquid transmission, hydraulic transmission

98、 and fluid Nien transmission. Hydraulic transmission based on the interior market, the pressure to be able to impart impetus liquid; Hydraulic transmission based on Oula equation to the liquid changes to the short wheel

99、drive transmission; For Newton, Nien transmission fluid friction law, the sticky liquid to impart dynamism </p><p>　　Hydraulic transmission is the basic hydraulic components and hydraulic Bianjuqi coupled de

100、vice. Hydraulic coupled devices are a fundamental component of a number of radial plane leaves, a work of the pump and turbine round. Hydraulic transmission oil in the work of the cycle of high-speed mobile transmission

101、power, oil pumps round her so involved with the campaign because centrifugal force role do centrifuge campaign from pumps round (and imported axis) and to absorb mechanical energy into momen</p><p>　　My hydr

102、aulic components in the development of faster, 2003 hydraulic coupled devices produced about 70,000 National Taiwan. Widely used for Daishishusongji, rail carriers, ball mill, air-compressors, compressors, pumps and fuel

103、 pumps, and other equipment, transmission, improve transmission quality and energy conservation. My hydraulic coupled with the current maximum output rotational speed for 6500r/min, minimum power to 0.3kW, the maximum po

104、wer to 7100kW. Hydraulic trend is coupled with a high</p><p>　　International hydraulic coupled device products to the most famous German Fuk under special company, according to information that has reached 2

105、0000r/min rotational speed and power to 55000kW products, which are still visible in considerable gap.</p><p>　　Of course, the power of the big oil hydraulic components for hydraulic transmission requirement

106、s higher. Hydraulic Bianjuqi mainly for engineering machinery, machinery and diesel oil. Hydraulic Bianjuqi main internal combustion engine with matching applications, the scope of its rotational speed in 2000~3000r/min.

107、 Mechanical engineering applications more, the greatest power 700HP about output about 70,000 Taiwan. Oil machinery applications less power to 1500HP. Diesel applications less power up </p><p>　　Nien transmi

108、ssion fluid is a liquid transmission doors emerging disciplines in the country are still at an infancy stage. Because liquid Nien transmission products (such as fluid mechanics using Nien) and hydraulic transmission prod

109、ucts (such as governor-hydraulic coupled device) Notwithstanding the different nature, but because of similar performance and the same purposes (governor energy), in a number of technical activities (such as the formulat

110、ion of development plans, standards, technology </p><p>　　Firstly, the performance characteristics of the oil and hydraulic transmission hydraulic transmission oil development not only as a transmission medi

111、um for work, but also to provide lubrication bearings and gear while the carrier is further bad fever, heat away. Hydraulic transmission oil is a complex and require specialized research topics, which is directly related