基于DHT11的温湿度控制系统设计.docx

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基于DHT11的温湿度控制系统设计

本科毕业设计（论文）

题目：

基于DHT11的温湿度检测系统设计

基于DHT11的温湿度检测系统设计

摘要

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等特点。

温湿度是我们日常生活中最基本的环境参数，温湿度的检测具有重要意义。

本文主要介绍该传感器的特点，并采用STC89C52单片机，LCD1602液晶显示器，及一些元器件进行组合，从而完成对温湿度的检测。

选用温湿度传感器DHT11检测环境温度和湿度，将其输出的数字信号输入单片机STC89C52，单片机采集数字信号并进行数据处理，然后由LCD1602进行显示，外加复位电路、时钟电路、键盘电路和报警电路。

本系统整体设计具有界面友好、控制灵活、硬件系统集成度高、电路简单、功能强、性能可靠、成本低等特点。

对我们的生活特别有帮助。

关键词:

DHT11；单片机；温湿度；检测。

DesignaSystemofTemperatureandHumidityDetectionBasedontheDHT11

Abstract

DHT11temperatureandhumiditydigitalsensorisacompositetemperatureandhumiditysensor,itoutputsthealreadycalibrateddigitalsignal,thesensorincludesaresistancetypemoistureelementandaNTCtemperaturemeasuringelement,withexcellentquality,superfastresponse,stronganti-interferenceability,extremelyhighperformance-priceratio.Temperatureandhumidityisthemostbasicparametersofenvironment,temperatureandhumiditydetectionisofgreatsignificance.

Thispapermainlyintroducesthecharacteristicsofthesensors,andusestheSTC89C52singlechip,LCD1602display,andsomeofthecomponentsarecombined,soastocompletethedetectionoftemperatureandhumidity.ChooseDHT11temperatureandhumiditysensorstodetecttemperatureandhumidity,theoutputofdigitalsignalinputmicrocontrollerSTC89C52single-chipdigitalsignalanddataprocessing,andthenbytheLCD1602display,plustheresetcircuit,clockcircuit,keyboardcircuitandalarmcircuit.

Thesystemdesignwithfriendlyinterface,flexiblecontrol,highhardwaresystemintegration,simplecircuit,functional,reliableperformance,lowcost,etc.Particularlyhelpfultoourlife.

Keywords:

DHT11;microcontroller;temperatureandhumidity;detection.

1绪论

1.1研究的意义

温度和湿度是两个基本的环境参数。

在我们的生活中，我们要时刻关心环境的变化，只有很好的把握好环境的差异变化，我们才能更好的生存与发展。

比如说在一些养殖厂，牲畜的成长，和温湿度是离不开的，它们只有在适宜的环境下，在适宜的温度和湿度下，才能成长的更快，我们才能获取更大的效益。

准确测量温湿度在生物药学、食品加工、造纸业等行业更是至关重要。

总之，无论在日常生活中还是在工业、农业方面都离不开对周围环境温湿度的测量。

因此，研究温湿度的控制和测量具有非常重要的意义。

由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制。

传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。

因此我们必须掌握各种传感器的结构、原理及其性能指标，通过对传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制和开发及应用。

温湿度传感器发展速度快，应用领域也很广泛，并且还有很大发展潜力，为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温湿度传感器的深入研究，基于实时、准确和广泛的原则进行了设计[1、2]。

本文设计的是基于单片机STC89C52的温湿度检测和控制系统，主要以广泛应用的DHT11温湿度传感器作为温度和湿度数据的采集，该传感器具有测量精度高、硬件电路简单、数据传输方便，可测试不同环境温湿度的特点。

另外和控制电路相连，可以进行阈值的控制，使温度和湿度参数在预先设定的范围内，不需要人的直接参与。

本系统还通过RS-232和上位机相连，可以直接下载程序。

1.2国内外发展现状

智能温度传感器在20世纪90年代中期问世。

它是微电子技术、计算机技术和自动测试术的结晶。

目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。

智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。

有的产品还带多路选择器、中央控制器随机存取存储器RAM和只读存储器ROM。

智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器并且可通过软件来实现测试功能，温度计也越来越智能化[3、4]。

湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。

湿度传感器主要分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片上涂覆感湿材料形成感湿膜。

空气中的水蒸汽吸附在感湿材料上后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，

从而制成湿敏元件。

近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了较大的发展。

湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展。

国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度，需要在这方面作深入的了解。

现在国内市场上出现了不少国内外湿度传感器产品，电容式高分子聚合物，氯化锂和金属氧化物。

测量温湿度的关键是温湿度传感器。

过去测量温度与湿度是分开的。

随着技术的进步和人们生活的需要出现了温湿度共测的传感器。

温度传感器的发展经历了3个阶段：

传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能集成温度传感器。

目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、从集成化向智能化、网络化的方向发展。

温湿度传感器也是经历了这样一个阶段逐渐走向数字智能化[5]。

温湿度检测系统在国内各行业的发展水平仍然不高，虽然应用已经十分广泛，但从国内生产的温湿度检测器来讲发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。

进入21世纪后，特别在我国加入WTO后，国内产品面临巨大挑战。

各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提高。

例如纺织业，温湿度是影响纺织品质量的重要因素，但纺织企业对温湿度的控制手段仍很粗糙，十分落后，绝大多数仍然在使用干湿球温度计，采用人工观测，人工调节阀门、风机的方法，其控制效果可想而知。

制药行业里也基本如此。

在食品行业里，则基本上凭经验，很少有人使用温湿度传感器。

1.3设计的市场现状分析

纵观市场，温湿度检测技术已经比较成熟，已有的各种温湿度检测产品，五花八门，如A2000家用温湿度报警表、YD-808A工业用温湿度显示器等产品。

从功能上分析这些产品可以看出，一个比较完整的环境温湿度检测系统应该具备以下主要的三个功能：

（1）实时检测出环境中的温度和湿度参数；

（2）检测的参数值显示在显示设备上（如数码管，液晶显示器等）；

（3）根据环境要求，设定温度湿度报警的上下限值，并实时报警。

因此，本设计也应该具备这些功能，并且对每一个部分进行优化设计，也可以扩展系统功能。

除了功能上的分析之外，再看这些产品还存在一个问题就是价格太高，不符合普通消费者的消费水平，如A2000家用温湿度报警表，售价300元左右。

综上所述，本设计设计出的环境温湿度检测系统，除了具备市场上已有产品的功能之外，还应该尽量降低制作价格[6]。

1.4温湿度检测技术和存在的问题

传统的温度和湿度检测系统主要有以下几种：

（1）水汽压（e）：

是水汽在大气总压力中的分压力。

它表示了空气中水汽的绝对含量的大小，以毫巴为单位； 

（2）相对湿度（rh）：

湿空气中实际水汽压e与同温度下饱和水汽压E的百分比，相对湿度的大小能直接表示空气距离饱和的相对程度。

空气完全干燥时，相对湿度为零。

相对湿度越小，表示当时空气越干燥。

当相对湿度接近于100%时，表示空气很潮湿，越接近于饱和； 

（3）露点（或霜点）温度：

指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度； 

（4）干湿球温度表：

用一对并列装置的、形状完全相同的温度表，一支测气温，称干球温度表，另一支包有保持浸透蒸馏水的脱脂纱布，称湿球温度表； 

（5）发湿度表（计）：

利用脱脂人发（或牛的肠衣）具有空气潮湿时伸长，干燥时缩短的特性，制成毛发湿度表或湿度自记仪器，它的测湿精度较差，毛发湿度表通常在气温低于-10℃时使用； 

（6）电阻式湿度片：

利用吸湿膜片随湿度变化改变其电阻值的原理，常用的有碳膜湿敏电阻和氯化锂湿度片两种。

前者用高分子聚合物和导电材料碳黑，加上粘合剂配成一定比例的胶状液体，涂覆到基片上组成的电阻片；后者是在基片上涂上一层氯化锂酒精溶液，当空气湿度变化时，氯化锂溶液浓度随之改变从而也改变了测湿膜片的电阻； 

（7）薄膜湿敏电容：

是以高分子聚合物为介质的电容器，因吸收（或释放）水汽而改变电容值。

它制作精巧，性能优良，常用在探空仪和遥测中。

随着智能检测系统的飞速发展，基于单片机的温湿度检测系统将多传感器系统结合在一起。

如何把多传感器集中于一个检测控制系统，综合利用来自多传感器的信息，获得对被测对象的可靠了解和解释，以利于系统做出正确的响应、决策和控制，是智能检测控制系统中需要解决的首要问题。

在温湿度要求严格的场合，利用多传感技术可以提高系统的可靠性和精度，亦可以提高系统的时间空间的覆盖范围[7、8]。

1.5设计内容和预期结果

1.5.1主要完成内容

本文主要完成的内容有：

（1）确定系统的总体功能设计方案；

（2）完成总体设计方案原理图的绘制；

（3）完成硬件电路的焊接及调试；

（4）完成软件系统的设计及编译。

1.5.2本文的设计思路

本文的设计目的是要对空气中的温度和湿度进行检测。

系统的数据采集部分是温湿度传感器完成的，温湿度传感器将采集到的数据送入STC89C52单片机中，然后通过液晶显示器LCD1602进行显示，单片机将预设的参考值与测量值进行比较，根据