基于单片机的温湿度控制系统方案Word格式.docx
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四、应收集的资料及参考文献
C语言开发
关于STC89系列相关单片机开发文档。
相关传感和显示器件使用手册和接口电路
电机驱动模块。
五、进度计划
2011年2月下旬。
单片机开发集训，单片机工程实习
2011年3月10日。
资料收集，文献阅读
2011年3月20日，系统设计，电路实现
2011年4月15日，程序逻辑开发以及编译烧录
2011年5月10日，系统统调完成
2011年5月15日，论文撰写
2011年6月10日，答辩准备，ppt设计
2011年6月15日，答辩
目 录
第1章 绪 论
1.1 课题研究的背景
温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控制。
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。
随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。
传统的温湿度检测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。
在这种模式下，不仅效率低不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。
而问世监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题，这是由于它的智能化设计所决定的。
故本次设计对于类似项目还具有普遍意义。
1.2 课题研究的意义
8051单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实力也很多。
使用8051单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习掌握，性价比高。
使用8051型单片机设计温湿度控制系统，可以即时精确的反应温室内的温度以及适度的变化。
完成诸如升温到特定的温度、降温到特定的温度。
在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。
将此系统应用到温室当中无疑为植被生长提供了更加适宜的环境。
对于大棚种植和花圃、花卉栽培，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、精确的反映室内的温度以及湿度的变化，能够满足温湿度的控制要求。
1.3 课题研究的主要内容
本系统所要完成的任务是：
1.3.1人性化的设计。
界限温度值及湿度值能够由用户根据不同植被的各种生长需求由键盘输入并通过显示器显示。
1.3.2能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。
1.3.3通过采集温度及湿度值，准确的判断标准值与当前值之间的差异，及时的启动报警装置（警报提示音提示音）进行报警，并采取相应的方案。
1.3.4能够根据环境在不同时间段内对温湿度的不同要求，用户可随机人为的更改温度及湿度值，以满足用户不同的需求。
1.4 课题研究的工作原理
该电路的最关键部分是关于温度和湿度的采集以及检测、显示。
主控电路芯片采用学校统一制作的STC89C52单片机学习板。
STC单片机执行指令的速度很快，对工作环境的要求比较低；
传感器模块我选择了DHT11数字温湿度传感器。
告别了以前的单独测量温度以及湿度的方式，更简洁，更方便。
连接好外围电路。
通过DHT11准确的检测出当前环境下的温湿度，并且将所测数据交给STC单片机进行分析和处理。
再将所得数据有单片机发送给HJ1602A液晶屏。
成功完成显示。
控制模块采用蜂鸣器报警方式。
预先设置好所需温度和湿度的限值（一个上限一个下限），将蜂鸣器接入电路。
通过温度和湿度的上下限值控制蜂鸣器的报警。
若逾越限值，实现蜂鸣器鸣响。
但是需要注意的是温度超标和湿度超标需设置两种不同的鸣响方式，用来加以区别（温度越限以及湿度越限蜂鸣器的领翔方式必须不一样）。
提醒工作人员此时温度湿度数据出现异常、需及时调整，及时启用升温器、加湿器、降温风扇以及喷雾器来有效的调整实验室内温湿度。
从而简单实现了控制。
总体来说，本次设计主要涉及了温湿度的测量以及实现简单控制。
硬件方面有四个模块，即传感器模块、STC80C52单片机主控模块、LCD1602液晶显示模块以及报警模块，从硬件制作方面。
也相对简便。
原理清晰、连线方便，不需要额外的焊接等技术。
给硬件的制作带来了极大的便捷。
第2章 系统总体方案设计
2.1 功能要求
1、通过数字温湿度传感器DHT11采集温湿度数据，即时传输给单片机；
2、单片机将收到的信号进行分析和处理，将采集到时温湿度实时数据送给1602液晶显示屏；
3、通过1602LCD液晶屏完成温湿度的数据显示；
4、给定温度湿度上下限数值，设置不同的温湿度，接入蜂鸣器，实现越限报警；
2.2 设计思路
电路总体上分为温湿度采集部分、中央处理器、显示模块以及报警模块部分。
以STC89C52单片机最小系统作为核心控制电路，控制DHT11传感器采集的温湿度的转换，控制1602液晶屏的显示，以及蜂鸣器的报警。
具体显示内容及方式由软件来完成。
采集温湿度方面由DHT11传感器来完成，它是一个数字温湿度传感器、内置模数转换，可以直接与单片机相连接。
而1602液晶屏是插针式，也可以直接与单片机相连接。
因此不需要手动焊接等复杂的过程。
具体步骤是：
按照原理图将传感器、1602液晶显示屏分别接入单片机。
通过DHT11传感器采集当前的温湿度值、再经单片机，将处理后的数据传送到液晶屏上显示出来。
并且接入蜂鸣器。
设置温度的上下限值。
实现越限报警。
2.3 方案选择
2.3.1 传感器选择方案
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与卓越的长期稳定性。
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。
测量范围20%~90%RH，0℃~50℃。
测温精度为-\+2℃，测湿精度为-\+5%RH。
完全符合本次毕业设计的要求。
经上述分析，方案一虽然精度更精确。
却稍显复杂。
方案二即便不能实现方案一的高精度测量。
却也能满足设计要求。
且简便易行。
可靠稳定。
具有超高的性价比。
故选择方案二。
2.3.2 显示器选择方案
采用12864液晶显示屏。
液晶显示模块是128×
64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置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CPU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。
采用HJ1602液晶显示屏。
HJ1602A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。
总结：
在编程使用方面，两者难度差不多，原理差不多，都是写指令、写地址、写数据等等。
当然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。
不过1602液晶屏也能实现设计的要求。
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，当然是价格低廉的优先。
而HJ1602A就是最好的选择。
2.3.3 单片机主芯片选择方案
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS型8位单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大。
其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。
写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护我们的劳动成果。
再者，AT89C51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。
AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。
只要程序长度小于4K，四个I/O口全部提供给用户。
可用5V电压编程，而且擦写时间仅需lOms。
AT89C51芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。
PO口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。
STC89C51系列单片机的指令系统和AT89C51系列的完全兼容，但实际操作起来却存在很多问题：
（1）AT89C51不带ISP下载，要用下载器才行，STC89C52可以用你的USB转串口下载，下载软件可以到STC厂家网上去下。
（2）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。
（3）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，由于在学校期间学过数字电路、单片机原理、C语言程序设计，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，我选择用STC系列芯片完成。
而且学校也提供了相应的硬件操作平台，实际操作起来比较方便，故STC为更合理的选择。
2.4总体设计框图
按照系统功能的具体要求，在保证实现其功能的然础上，尽可能降低系统成本。
总体设计方案围绕上述思想，初步确定系统的方案如图2-1所示。
从图中可以看出，系统有微处理器模块、1602字符液晶显示模块、DHT11传感器模块和报警模块组成。
在方案设计中，遵循简洁至上的原则，因此所有的外围模块采用串行方式与微处理器模块接口。
该设计以STC89C51系列单片机为控制核心，实现温湿度采集及显示的基本功能。
在设计系统时，为了更好地采用模块化设计法，分步的设计各个单元功能模块，系统的硬件部分可以分为传感器的使用、单片机控制、1602液晶显示和实现报警四大部分。
第3章 系统硬件设计
3.1 概述
此次的毕业设计主要由4个大的模块构成，分别是主控模块、传感器模块、LCD液晶显示模块及报警模块，其中主控
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