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1、引言在日常生活中，温湿度监控系统应用很广泛，例如：机房、档案馆、材料加工场等 场所，都必须严格控制环境的温度和相对湿度，使其保持在一定的范围。使用 DHT11 和 18B20 可以灵活的检测环境的温湿度，由用户设定一定的阈值，实时监测显示，并且可 以根据用户要求设定报警装置，当温湿度超过一定的范围时，立即报警。基于此，我设 计了一款用 51 单片机控制的温湿度监控系统，操作简单，使用方便。1 设计方案1.1 温湿度监控系统满足的基本要求：1） 温度检测范围 0-100 度，相对湿度 20%-90%；2） 可以根据实际用途设定温湿度报警值；3） 监测数据可以通过模块显示；1.2 系统功能原理图根
2、据设计要求确定了系统的总体方案，整个方案由单片机、湿度传感器、温 度传感器、显示模块、报警器等五部分组成。系统功能原理图如图 1 所示。温度传感器湿度传感器单片机LCD 显示蜂鸣器图 1系统功能原理图2 硬件设计2.1 电路原理图单片机是整个系统的控制中枢1，它指挥外围器件协调工作，从而完成特定功能。 硬件实现上采用模块化设计，每个模块只实现一个功能，最好将各个模块连接在一起。 这种设计比较简单的就可以实现，电路原理图如图 2 所示:1桂林电子科技大学课程设计论文第 页共页图 2电路原理图2.1.1 电路原理图介绍本系统主要硬件有电源电路、温湿度传感器、蜂鸣器、晶振电路、复位电路、LCD 显示
3、电路。控制电路的核心器件是由美国 Atmel 公司生产的 AT89S51 单片机，属于 MCS-51 系列， AT89S51 是一种低功耗、高性能的 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 FLASH 存储 器；片上 Flash 允许程序存储器在线编程。这些优点使得 AT89S51 为众多嵌入式控制应 用系统提供高灵活、超有效的解决方案，借个低廉，性能可靠，抗干扰强，因此广泛应 用在工业控制和嵌入式中。系统的蜂鸣器电路、晶振电路、复位电路如图 3、图 4 、图 5 所示：图 3 蜂鸣器电路 图 4 晶振电路 图 5 复位电路 2.1.2 蜂鸣器电路部分说明蜂鸣器额定电流小于 30mA
4、,其中使用三极管驱动工作，为了减少功耗本实验采用 9012 晶体管。2.1.3 晶振电路部分说明晶振电路采用 11.095MHz 的无源晶振，微调电容大小取 30PF。2.1.4 1602 模块电路说明显示模块选用 1602 字符型液晶模块，是目前应用比较广泛的液晶屏之一，电路如 图 6 所示。2桂林电子科技大学课程设计论文第 页共页图 6 1602 液晶显示电路2.2 湿度传感器电路部分说明2.2.1 湿度传感器 DHT11 介绍DHT11 数字温湿度传感器 2 是一款含有已校准熟悉信号输出的温湿度复合传感 器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可 靠性和卓越的
5、长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件， 并与一个高性能 8 位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干 扰能力强、性价比极高等优点。每个 DHT11 传感器都在即为精确的湿度校验室中 进行校准。校准系数以程序的形式存在 OTP 内存中，传感器内部在检测型号的处 理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超 小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达 20 米以上，使其成为给类应用甚至最 为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为 4 针单排引脚封装，连接方便。 DHT11 应用 电路 如图 7 ：2.2.2 技术参数说明供电电压： 3.35
6、.5V DC输 出： 单总线数字信号测量范围： 湿度 20-90%RH ， 温度 050 测量精度： 湿度 +-5%RH ， 温度 +-2 分 辨 率： 湿度 1%RH ， 温度 1互 换 性： 可完全互换 ，长期稳定性： 1%RH/年3桂林电子科技大学课程设计论文第 页共页图 7 DHT11 应用电路2.3 18B20 数字温度传感器2.3.1 18B20 介绍DS18B20 数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹 式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有 LTM8877 ， LTM8874 等等。主 要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的 DS18B20
7、 可用于电缆沟测温，高 炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温 等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于 各种狭小空间设备数字测温和控制领域。 如图 8：2.3.2 18B20 技术性能描述1、 独特的单线接口方式， DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即 可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。1、 测温范围 55+125，固有测温分辨率 0.5。2、 支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，最多只能 并联 8 个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信 号传输的不稳
8、定。3、 工作电源 : 35V/DC4、 在使用中不需要任何外围元件1、 测量结果以 912 位数字量方式串行传送图 8 18B20 封装4桂林电子科技大学课程设计论文第 页共页1软件设计3.1 软件设置实现的功能系统单片机代码采用 C 语言编写，以 Kei uVision 为开发环境。系统软件实现的 功能:1) 通过 LCD 显示温湿度值；2) 比较检测到的温湿度值和报警值，发现超限蜂鸣器立即报警；3.2 软件流程图根据这些功能，系统软件流程图如图 8 所示：1602 初始化延时读取温湿度值读取成功1602 显示数据是否超限延时报警，发出信号图 9系统软件流程图4 实验板测试：通过测试实验板
9、，已基本达到预定目的，测评如下：1） 预先设置温度阈值是 25 度，湿度阈值是 70,；2） 温度测试：通电后，温度显示室内值，用手捂住 18B20，使显示器达到 25，此时 蜂鸣器立即报警；3)湿度测试：紧接着温度测试，用嘴吹气增加 DHT11 的湿度，使其达到阈值 70， 蜂鸣器立即报警；通过测试，实验板基本完成预定的目标。5桂林电子科技大学课程设计论文第 页共页结论通过这次课程设计对温湿度检测系统有了更深刻的理解，学习了很多，对在实验 板在制作过程中出现的各种问题的解答提高了自己的思考能力和动力能力，对以后的日 常生活和工作都受益匪浅。6桂林电子科技大学课程设计论文第 页共页谢 辞在何宁老师的指导下，我完成了这次课程设计，这次实践使我受益匪浅，学会了 不少理论知识，也基本完成实现自己的设计目标，但是也从中得到了锻炼，相信在以后 的继续学习后，自己的能力会不断提高。学习是一个长期的过程，我会不断积累各方面 的知识。最后感谢何老师的帮助和支持！7桂林电子科技大学课程设计论文第 页共页参考文献.1 郑争兵，基于单片机与 AD509 的温度测量报警系统J,国外电子测量技术，2009,27（1） 2 汪英,基于微机测控网络的温湿度及火盗警D,长沙：湖南大学，2007：8