基于单片机的温湿度控制

目录1.绪论.........................................................11.1课题的选题背景..........................................11.2课题研究的目的和意义...................................11.3本论文主要研究内容.....................................11.4系统的工作原理简介......................................22系统总体方案设计.............................................22.1系统总框图..............................................22.2方案选择................................................22.2.1单片机的选择方案选择...............................32.2.2传感器的选择......................................32.2.3显示器选择方案....................................43系统硬件电路的设计...........................................53.1系统硬件概述............................................53.2主控模块设计............................................53.2.1单片机的发展.......................................53.2.2STC89C52单片机引脚介绍............................63.3DHT11传感器模块设计.....................................93.3.1DHT11传感器简介..................................93.3.2DHT11传感器模块电路设计.........................123.4液晶显示模块设计......................................123.4.1液晶显示屏简介....................................123.4.2液晶显示模块电路原理图............................143.5继电器模块............................................143.6阀值设定模块..........................................154系统软件程序的设计..........................................164.1液晶显示模块设计......................................174.2传感器模块设计.......................................185系统分析与调试..............................................196结论与展望..................................................21致谢.........................................................21参考文献......................................错误!未定义书签。外文翻译......................................错误!未定义书签。附录1电路图.................................错误!未定义书签。附录2程序...................................错误!未定义书签。11绪论1.1课题的选题背景温湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时温湿度在现代机械、电子、石油、化工等各类工业中等都起着重要的作用。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注。而空气中温湿度的变化也与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。单片机是常用于控制的芯片，在工业检测和控制、智能仪器仪表、机电一体化等方面都起着不可磨灭的作用，用其作为温湿度控制系统的例子也很多。使用单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且单片机易于学习掌握，性价比高。使用单片机设计温湿度控制系统，可以即时精确的反应温湿度以及适度的变化。完成诸如加湿到一定的湿度等。在温湿度上下限范围内保持合理温湿度范围等多种控制方式，对于大棚种植和花圃、花卉栽培等必须在某些特定环境安装温湿度装置对其进行监控。本系统可以及时和精确的反映室内的温度以及湿度的变化，可以在设定好的范围内进行有效的控制。1.2课题研究的目的和意义讨论一种测量温湿度的简单方法，并利用我们常用的电子元器件来组成简单而实用的温湿度检测电路。在温湿度检测的基础上，简单了讨论温湿度的控制问题，分析温湿度调节的可行性以及怎么样调节的问题。1.3本论文主要研究内容本系统所要实现的功能是：1.实时检测和显示温度和湿度。通过LCD1602实时地显示传感器DHT11检测到的温湿度值，并且固定时间2s检测更新并且刷新LCD1602液晶屏一次。2.手动设置的报警阈值。是通过三个按键实现温湿度阈值的设置，使得系统更加人性化、智能化，具有更高的实用价值。3.当温湿度超出阈值时能自动开启相应的继电器驱动负载。通过小灯指示哪一路工作，以提醒用户。阀值可以通过24C02存储，实现断电保存。4.系统主要可以应用在需要智能控制温湿度的场所，当温度超限通风降温；2当湿度超限可以抽湿。1.4系统的工作原理简介总体来说，本次设计主要涉及了温湿度的测量、显示以及实现简单控制。硬件方面有五个模块，即STC89C52单片机主控模块、传感器模块、LCD1602液晶显示模块、继电器模块以及阈值设置模块。传感器模块使用的是DHT11数字温湿度传感器。通过DHT11检测出当前环境下的温湿度，将所测数据交给STC单片机进行分析和处理，为了显示稳定，本系统每间隔2s采集一次数据送入单片机。本系统采用的是继电器驱动负载，因此无论温度还是湿度超出范围继电器均可以驱动负载工作，及时启用制冷片以及抽湿风扇来有效的需要控制温湿度的应用场所内的温湿度。2系统总体方案设计2.1系统总框图硬件主要以STC89C52型单片机为核心，通过LCD1602实时地显示传感器DHT11检测到的温湿度值，阀值可以通过24C02存储，实现断电保存。过阀相应的报警驱动。本研究设计的温湿度控制器框图如图2-1所示。图2-1温湿度控制器方框图2.2方案选择STC89C52单片机按键输入过阀报警1602LCD显示DHT11温湿度传感器EPPROM温湿度上限温湿度数据32.2.1单片机的选择方案选择方案一：AT89C52是一种高性能低功耗的采用CMOS工艺制造的8位微控制器，拥有8KB的可编程的闪存（Flashprogrammableanderasablereadonlymemory）。该器件是根据ATMEL公司的高密度的固定存储器技术生产的，此单片机的引脚和指令系统与80C31、87C51完全兼容。片上的闪存允许在系统内再编程。由于在单片集成电路上包括了通用8位CPU和闪存,ATMELAT89C52成为强大的微控制器，它为许多嵌入式控制系统提供了高度灵活而又价格适宜的解决方案。方案二：STC89C52系列单片机的指令系统和AT89C52系列的完全兼容。（1）STC单片机执行指令的速度很快，大约是AT的3-30倍，尽管快是好事，但这样一来，你在AT上好使的程序在STC上不一定好用，最典型的例子就是那些对时序有严格要求的模块，用STC时注意得加长延时，大约是AT的10—30倍就差不多，这一点自己调试就知道了。（2）STC单片机对工作环境的要求比较低，电压低于5伏时仍然正常工作，甚至3伏到4伏之间都还可以工作，然而这样的环境下AT肯定不行了，所以当一个系统用STC单片机好用，但用AT的单片机不工作时，直接查最小系统，看单片机的供电是否正常。比较这两种方案，综合考虑单片机的各部分资源和作为学生能够获得的资源，经过对比此次设计要求，选择用STC系列芯片完成。实际操作起来比较方便，故STC为更合理的选择。本系统选择STC89C52单片机作为主控芯片。足够本设计运行，且价格便宜，下载程序方便。2.2.2传感器的选择方案一：选用DS18B20温度传感器作为温度检测模块。DS18B20是一线式数字温度传感器。具有独特的单线式接口方式。测量范围在—55℃~125℃，—10℃~85℃，误差范围在-\+0.5℃。最高精度可达0.0625℃。HS1101是电容式湿度传感器。可测量相对湿度范围在0%~100%RH。误差为-\+2%RH。方案二：选用HIH-4000传感器。可测量相对湿度范围在0%~100%RH。工作温4度范围-40℃~85℃，0~100%RH非凝结，宽工作温度范围–40~85℃0~100%RH非凝结，宽工作温度范围–40~85℃0~100%RH非凝结，宽工作温度范围–40~85℃误差为-\+2%RH，极好的线性输出，低功耗。0同样选用DS18B20温度传感器作为温度检测模块。DS18B20是一线式数字温度传感器。具有独特的单线式接口方式。测量范围在—55℃~125℃，—10℃~85℃，误差范围在-\+0.5℃。最高精度可达0.0625℃。方案三：选用DHT11作为设计的温湿度检测模块。DHT11是一款集成型的数字温湿度一体传感器。它应用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与卓越的长期稳定性。DHT11传感器包括一个NTC测温元件和一个电阻式感湿元件，并且可以直接与一个高性能8位单片机相连接，不用使用繁琐的电路。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。DHT11的测量范围20%~90%RH，0℃~50℃。测温精度为-\+2℃，测湿精度为-\+5%RH。虽然精度相比其他两个方案较低，但完全符合本次毕业设计的要求。经上述分析，方案一和方案二虽然精度更精确。却稍显复杂且造价相比方案三高。方案三即便不能实现方案一的高精度测量。却也能满足本次设计要求。且简便易行。可靠稳定。具有超高的性价比。故选择方案三。2.2.3显示器选择方案方案一：选用12864液晶显示屏。12864液晶显示屏是128×64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可以显示汉字及图形，内置有8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。可与单片机直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。方案二：采用LCD1602液晶显示屏。LCD1602是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行）。1602只能显示字母、数字和符号能显示16*2个字符，但寄存器不止32个，有一些显示效果，如字符一个个显示、字符从左到右或从右到左显示等等，显示效果简单。经上述分析：12864液晶屏显示更全面、字符更多。相比于1602液晶屏、12864能更形象具体的实现显示功能。但是1602液晶屏也能实现设计的要求。5网上买比较廉价，最低的六块钱左右。而12864液晶显示屏最便宜的也要四十块钱。从造价方面考虑，LCD1602是首要选择。3系统硬件电路的设计3.1系统硬件概述此次的设计主要由五个大的模块构成，分别是主控模块、LCD1602