基于STC89C52单片机的温湿度检测电路设计

基于单片机的车间温湿度控制系统学生姓名：霍晓东学号：20084073831指导教师：孟洁所在学院：信息技术学院专业：电气工程及其自动化中国·大庆2012年5月黑龙江八一农垦大学本科毕业设计（论文）任务书学生姓名霍晓东所在班级08级电气8班导师姓名孟洁导师职称副教授论文题目基于单片机的车间温湿度控制系统题目分类1．应用与非应用类：〇工程〇科研〇教学建设〇理论分析〇模拟2．软件与软硬结合类：〇软件〇硬件〇软硬结合〇非软硬件主要研究内容及指标：本设计主要研究如何应用单片机实现车间温湿度检测，应用STC89C52单片机，经过单总线式AM2301芯片分别对车间温湿度数据进行采集，并通过液晶显示屏1602进行显示。指标:（1）温度测量范围为15～30℃，湿度为40～70%；（2）温度测量误差为0.1℃，湿度测量误差为3%；（3）具有量程自动转换功能主要参考文献：1、康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社2、彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社3、郭天祥.新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略[M].电子工业出版社4、黄智伟.印制电路板（PCB）设计技术与实践[M]．北京：电子工业出版社，20095、高吉祥等.电子技术基础实验与课程设计[M]．北京：电子工业出版社，2002阶段规划：2011年12月20日至2012年1月9日系统分析准备，硬件设计初步2012年1月10日至2012年1月16日系统设计分析，硬件书面完成2012年3月1日至2012年4月17日硬件加工制作，编码测试及改进2012年4月18日至2012年5月8日整理论文材料及论文撰写2012年5月9日至2012年5月19日答辩准备开题时间2012年12月20日完成论文时间2012年5月9日专业审定意见：系主任签字：年月日ABSTRACT-II-摘要本设计是基于STC89C52单片机的温湿度检测电路设计，采用单总线传输模式的AM2301传感器，对温度湿度分别测量并通过液晶显示屏1602显示。单片机采集到AM2301温湿度传感器给出的数据进行处理与计算，得出当前的温度与湿度并送给液晶屏显示。本系统具有可读性高，稳定性高，反应速度快，测量值准确的特点。关键词：温度湿度单片机目录-III目录摘要....................................................IIABSTRACT.................................错误!未定义书签。前言....................................................IV1设计要求...............................................12方案设计及论证.........................................22.1系统主要单元的选择与论证..........................22.2总体方案设计.....................................23单片机主模块设计.......................................43.1单片机主电路设计..................................43.2主程序流程图......................................63.3主程序设计.......................................64温湿度检测模块设计.....................................74.1温湿度检测电路设计................................74.2温湿度检测流程图..................................84.3温湿度检测程序设计................................95液晶显示模块设计.......................................95.11602液晶显示模块电路设计.........................95.2液晶显示流程图..................................115.3液晶显示程序设计................................126.系统测试.............................................126.1系统运行测试.....................................126.2主要指标测试.....................................126.3测试结果分析.....................................12参考文献................................................13致谢....................................................14附录A：原理图..........................................15附录Ｂ：PCB图及元件分布图..............................16附录C：元器件清单......................................18附录D：程序清单........................................19附录E：实物照片........................................35前言-IV-前言随着智能检测技术的飞速发展，多传感器系统得到了广泛的应用。如何把多传感器集中于一个检测系统，综合利用来自多传感器的信息获得被测对象的可靠数据，是智能检测系统中需要解决的首要问题。为此，本设计利用STC89C52单片机制作了一个简便但精度较高的室内温湿度检测系统；它是利用DS18B20温度传感器作为测温元件；温度测量范围在-55℃～125°C；用HS1101湿度传感器作为测湿元件；湿度测量范围在0%~100%RH；在同时该设计具备温湿度显示功能，主要原理是：通过温度传感器将非电量的温湿度值转换为电量输出并由A／D转换器对模拟信号进行数字化，然后通过单片机读取温湿度传感器转换的温湿度值，当温度超过一定值时蜂鸣器报警。黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计）-1-1设计要求基于单片机的室内温湿度检测电路设计要求如下：（1）设计制作一个温湿度计，温度测量范围为-40～50℃，湿度为0～100%；（2）温度测量误差为0.1℃，湿度测量误差为3%；（3）具有量程自动转换功能；（4）其他创新性设计，如低功耗等。黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计）-2-2方案设计及论证2.1系统主要单元的选择与论证2.1.1单片机控制模块的选择论证方案一：采用XC9000系列的FPGA。该类器件具有并行处理能力，能快速的响应外部的各种数字信号，但在数据处理方面过于复杂，而且芯片价格较昂贵。方案二：采用单片机作为控制核心，单片机数学运算功能较强。在程序相互调用方面，处理方便灵活，性能稳定，适合实际应用。且单片机技术发展较为成熟，价格便宜。基于以上分析，采用单片机控制可更为简便灵活地实现系统功能，故拟采用方案二。2.1.2温度湿度检测模块的选择与论证方案一：选用DHT11作为温湿度检测模块。DHT11是一款数字输出的复合传感器，包含一个电阻式感湿元件和NTC式温度检测元件，可测20～90%RH湿度，误差5%RH，0～50摄氏度，误差2摄氏度。方案二：选用DS18B20温度传感器和HS1101湿度传感器。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℃，误差为-\+0.5℃。最高精度可达0.0625℃。HS1101是电容式湿度传感器，可测相对湿度范围在0%~100%RH，误差为-\+2%RH。上述数据可知，根据设计要求，本模块采用方案二。2.1.3显示模块的选择与论证方案一：采用12864液晶模块显示测得的数据，可显示较多组的数据，字体较大，可清晰读数，但12864液晶模块价格昂贵，接线复杂，故不采用。方案二：采用1602液晶模块显示所测数据，1602液晶接线简单方便，同时也能满足显示需要，价格远低于12864液晶。因此，本方案为首选方案。综上所述，显示模块选择方案二。2.2总体方案设计经分析，系统选用单片机STC89C52、温度传感器DS18B20、湿度传感器HS1101、LCD液晶显示1602。由温度检测电路和湿度检测电路将检测到的数据送到单片机，单片机对接收到的数据进行处理并送到1602显示，5V稳压电源给各个部分供电。黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计）-3-图1系统组成框图如图1所示，本系统由单片机主模块、DS18B20温度检测模块、HS1101湿度检测模块、1602液晶显示模块4部分组成。电源DS18B20温度检测显示模块单片机HS1101湿度检测EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P10/T1P11/T2P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20U289C52123J1DS18B2012345678单排插座2123456789J210K排阻TRIG2OUT34CVOLT5THOLD6DISCHG781RESETVCCGNDU1555123456789101112131415162P10P11P12P13P14P15P16P17VCCD0D1D2D3D4D5D6D730PC930PC1012Y1X1X212USB供电1CON2VCCS1VCCP34P35P33蜂鸣器湿度传感器HS110温度传感器DS18B20S3S41KR651KR5510KR81MR9350pFC2HS110VCC10KR10VCC1KR4Q12N39041KR1VCCLS1Bell温度传感器电路湿度传感器电路VCC10KR13VCCP24P22D0D1D2D3D4D5D6D71602显示电路电源晶振电路P23VCC0.1ufC81234567P1总数据单排插针排座VCCVCC1KR2DS11234电源供电1Header2X2123JPATS210KR710uFC110KR3VCCRST9RST9AT52ATMEGAC1+1VDD2C1-3C2+4C2-5VEE6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U3MAX232123456789串口1104C3104C6104C4104C7104C5OUTINP24P22P23P30P31P32P33P34P35P36P37P34P35P33P20P2112345678单排插座412345678单排插座112345678单排插座3P20P21P25P26P27复位电路电源电路1234567总数据插针排座1Header7P21P20温度显示开关湿度显示开关串口数据转换电路VCC10KR12滑动变阻器P3.1TXDP3.0RXD黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计）-4-3单片机主模块设计3.1单片机主电路设计单片机主模块包括了电源电路、晶振电路、复位电路，同时接入了各个模块的接口，保证了整个系统的灵活性。3.1.1电源电路12USB供电1CON2VCCS1电源VCC1KR2DS11234电源供电1Header2X2电源电路图2电源电路如图2所示：系统的供电既能由USB