温湿度传感器系统的原理和设计优秀毕业论文Word下载.docx
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代信息技术。
三者分工合作：
传感器相当于人的感官器官，将所有
搜集到的周围规定的被测量目标的变化；
通信技术则相当于人的神
经负责将传感器搜集到的数据信息传递给大脑——计算机：
计算机则负责一切数据的处理并作出判断。
所以利用传感器可以准确的测量我们所需要的信息。
作为和
我们最为密切的一对参数温度和湿度的测量是不可或缺的。
1.2温湿度测量系统的组成
温湿度测量系统由控制部分、测量部分和显示部分组成。
控制部
分采用单片机STC89C52；
测量部分采用集A/D转换功能、温度测量、
湿度测量集于一体的DHT11传感器；
显示部分采用液晶屏1602。
1.3单片机发展
1.4传感器的发展和介绍
第二章系统的组成
在第一章中我们已经介绍该系统由控制部分、测量部分和显示部分组成。
现在我们来分系统介绍。
2.1
单片机89C52
此系统采用常用的STC89C52单片机
STC89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内
含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256
bytes的随机存取数据存储器（RAM），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位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可提供许多较复杂系统控制应用场合。
STC89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出
（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时
计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以
按照常规方法进行编程,但不可以在线编程（S系列的才支持在
线编程）。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，
特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
STC89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司
生产的。
可以直接替换，只是内部多了一个EEPROM空间，可以串口下载程序，指令执行速度快一倍。
51系列单片机介绍主要功能特性
◆兼容MCS51指令系统
◆
8k可反复擦写（>
1000次）FlashROM
◆32个双向I/O口?
256x8bit内部RAM
◆3个16位可编程定时/计数器中断?
时钟频率0-24MHz◆2个串行中断
可编程UART串行通道
◆2个外部中断源
◆共8个中断源
◆2个读写中断口线
◆3级加密位
◆低功耗空闲和掉电模式
◆软件设置睡眠和唤醒功能
8051单片机的引脚功能
MCS-51系列单片机一般采用40个引脚，双列直插式封装，
用HMOS工艺制造，其外部引脚排列如图所示。
其中，各引脚的功能为：
（a）DIP引脚图（b）逻辑符号
8051单片机的引脚介绍
⑴主电源引脚：
Vcc（40脚）：
接＋5V电源正端
Vss（20脚）：
接＋5V电源地端
一般Vcc和Vss间应接高频去耦电容和低频滤波电容。
⑵外接晶体或外部振荡器引脚
XTAL1（19脚）：
接外部晶振的一个引脚。
在单片机内部，它
是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器OSC。
当采用外部振荡器时，此引脚应接地。
XTAL2（18脚）：
接外部晶振的另一个引脚。
在片内接至反相
放大器的输出端和内部时钟电路的输入端。
当采用外部振荡器时，此脚接外部振荡器的输出端。
⑶控制信号线
RST/VPD（9脚）：
复位信号输入端，复位/掉电时内部RAM的备用电源输入端
ALE/（30脚）：
地址锁存允许/编程脉冲输入。
用ALE锁存
从P0口输出的低8位地址；
在对片内EPROM编程时，编程脉冲由此输入。
（29脚）：
外部程序存储器读选通信号，低电平有效。
/VPP（31脚）：
访问外部存储器允许/编程电压输入。
EA为
高电平时，访问内部存储器；
低电平时，访问外部存储器。
对
第二功能
片内EPROM编程时，此脚接21V编程电压。
⑷多功能I/O口引脚
8051单片机设有4个双向I/O口（P0、P1、P2、P3），每一组I/O口线都可以独立地用作输入或输出口，其中：
1.P0口为（32～39脚）——双向口（三态），可作为输入
/输出口，可驱动8个LSTTL门电路。
实际应用中常作为分时
使用的地址/数据总线口，对外部程序或数据存储器寻址时低
8位地址与数据总线分时使用P0口：
先送低8位地址信号到
P0口，由地址锁存信号ALE的下降沿将地址信号锁存到地址
锁存器后，再作为数据总线的口线对数据进行输入或输出。
2.P1口（1～8脚）——准双向口（三态），可驱动4个
LSTTL门电路。
用作输入线时，口锁存器必须由单片机先写入“1”，每一位都可编程为输入或输出线。
3.P2口（21～28）——准双向口（三态），可驱动4个
可作为输入/输出口，实际应用中一般作为地
址总线的高8位，与P0口一起组成16位地址总线，用于对外部存储器的接口电路进行寻址。
4.P3口（10～17脚）——准双向口（三态），可驱动4个
双功能口，作为第一功能使用时，与P1口一
样；
作为第二功能使用时，每一位都有特定用途，其特殊用途如表所示：
端口引脚
注
释
P3.0
RXD
串行口数据接收端
P3.1
TXD
串行口数据发送端
P3.2
/INT0
外中断请求0
P3.3
/INT1
外中断请求1
P3.4
T0
定时/计数器0外部计数信号输入
P3.5
T1
定时/计数器1外部计数信号输入
P3.6
/WR
外部RAM写选通信号输出
P3.7
/RD
外部RAM读选通信号输出
2.2DHT11介绍
DHT11特点
◆相对湿度和温度测量
◆全部校准，数字输出
◆卓越的长期稳定性
◆无需额外部件
◆超长的信号传输距离◆超低能耗
◆4引脚安装
◆完全互换
DHT11产品概述
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。
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。
每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校
验室中进行校准。
校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感
器内部在检测信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，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场
合的最佳选则。
产品为4针单排引脚封装。
其中电源引脚的供
电电压为3.5--5.5V。
传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状
态在此期间不要发送任何指令。
电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。
DHT11典型应用电路如图所示，其连接电路简单，只需要占用控制
器一个I/O口即可完成上下位的连接。
建议连接线长度短于20时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻，
图DHT11典型应用电路
DHT11
2.3液晶1602介绍
1602液晶简介
1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为
HD44780，带背光
的
比不
带背光的厚，是否带背光在应用
中并无差别，此设计采用的是带背光16脚，两者尺寸差别如下图所示：
1602LCD主要技术参数：
显示容量:
16×
2个字符
芯片工作电压:
4.5—5.5V
工作电流:
2.0mA（5.0V）
模块最佳工作电压:
5.0V
字符尺寸:
2.95×
4.35（W×
H）mm
2.4接口电路
本设计采用USB接口供电，电源电压5V。
同时，USB接口通过内
含PL2303芯片的转换电路对单片机进行程序编写。
其电路原理如图所示：
第三章硬件电路设计3.1单片机电路
通过K2、K3、K4、K5为4个调节按键分别用来调节温度和湿度
的上限和下线。
其中K2为温度上限增加，K3为温度上限减小，K4为湿度上限增加，K5为湿度上限减小。
3.2传感器接线
DHT11的连线
DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式，即单个数据引脚端
口完成输入输出双向传输。
其数据包由5Byte（40Bit）组成。
一次通
讯时间最大3ms,数据分小数部分和整数部分。
一次完整的数据传输为40bit，高位先出。
数据格式如表：
表DHT11数据格式
配用EEPROM芯
片AT24C04，使存储的温度上下限和湿度上下限可以掉电永久保
存。
温湿度阈值存储在EEPROM芯片AT24C04中，并可以通过K2—K5按键调节并保存。
3.3显示部分
1602接线图
引脚功能
1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表所示:
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
4
RS
数据/命令选择
12
D5
5
R/W
读/写选择
13
D6
6
E
使能信号
14
D7
7
D0
15
BLA
背光源正极
8
D1
16
BLK
背光源负极
第四章程序设计
4.1main.c主程序编写
#include<
reg52.h>
#include"
1602.h"
dht.h"
2402.h"
（2）管脚定义
sbitLed_qushi=P1^6;
//去湿灯
sbitLed_jiangwen=P1^5;
//降温灯
sbitLed_shengwen=P1^4;
//升温灯
sbitKey_TH1=P3^2;
sbitKey_TH2=P3^3;
sbitKey_HH1=P3^4;
sbitKey_HH2=P3^5;
（3）常量、变量定义
//定义标识
volatilebitFlagStartRH=0;
//开始温湿度转换标志
U8FLAG,k;
U8count,U8temp;
extern
U8
U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;
U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_
L_temp;
U8checkdata_temp;
U8comdata;
volatilebitFlagKeyPress=0;
//有键按下
//定义温湿度传感器用外部变量
externU8
externU8count,count_r;
U16temp;
S16temperature,humidity;
S16idataTH,HH;
//温度上限和湿度上限char*pSave;
U8keyvalue,keyTH1,keyTH2,keyHH1,keyHH2;
U16RHCounter;
（4）各子程序
{
}
//数据初始化
voidData_Init（）
RHCounter=0;
Led_qushi=1;
Led_jiangwen=1;
Led_shengwen=1;
TH=40;
HH=85;
keyvalue=0;
keyTH1=1;
keyTH2=1;
keyHH1=1;
keyHH2=1;
//定时器0初始化
voidTimer0_Init（）
ET0=1;
//允许定时器0中断
TMOD=1;
//定时器工作方式选择TL0=0x06;
TH0=0xf8;
//定时器赋予初值TR0=1;
//启动定时器
//定时器0中断
voidTimer0_ISR（void）interrupt1using0
TL0=0x06;
//定时器赋予初值
//每2秒钟启动一次温湿度转换
RHCounter++;
if（RHCounter>
=1000）
FlagStartRH=1;
//存入设定值、
voidSave_Setting（）
DELAY（500）;
pSave=（char*）&
TH;
//地址低位对应低8位，高位对应高8位
wrteeprom（0,*pSave）;
//存温度上限值TH低8位
pSave++;
wrteeprom（1,*pSave）;
//存温度上限值TH高8位
HH;
wrteeprom（2,*pSave）;
//存湿度上限值RH低8位
wrteeprom（3,*pSave）;
//存湿度上限值RH高8位
//载入设定值、
voidLoad_Setting（）
*pSave++=rdeeprom（0）;
*pSave=rdeeprom
（1）;
break;
*pSave++=rdeeprom
（2）;
*pSave=rdeeprom（3）;
if（（TH>
99）||（TH<
0））TH=40;
if（（HH>
99）||（HH<
0））HH=85;
voidKeyProcess（uintnum）
switch（num）
case1:
if（TH<
99）TH++;
L1602_char（1,15,TH/10+48）;
L1602_char（1,16,TH%10+48）;
case2:
if（TH>
1）TH--;
case3:
if（HH<
99）HH++;
default:
Save_Setting（）;
Timer0_Init（）;
Data_Init（）;
L1602_char（2,15,HH/10+48）;
L1602_char（2,16,HH%10+48）;
case4:
if（HH>
1）HH--;
（5）main（）函数
voidmain（）
U16i,j,testnum;
EA=0;
{;
L1602_init（）;
"
）;
L1602_string（1,1,"
L1602_string（2,1,"
Tem:
C
TH:
Hum:
%
HH:
Load_Setting（）;
EA=1;
WelcometoT&
H
ControlSystem!
//延时
for（i=0;
i<
1000;
i++）
for（j=0;
j<
j++）
//清屏
//载入温度上限和湿度上限设定值
L1602_int（1,5,temperature）;
L1602_int（2,5,humidity）;
while
（1）
//温湿度转换标志检查
if（FlagStartRH==1）
TR0=0;
testnum=RH（）;
FlagStartRH=0;
TR0=1;
//读出温湿度，只取整数部分
humidity=U8RH_data_H;
temperature=U8T_data_H;
//显示温湿度
//温湿度控制
if（temperature>
TH）Led_jiangwen=0;
elseLed_jiangwen=1;
//降温if（humidity>
HH）Led_qushi=0;
elseLed_qushi=1;
//去湿
if
（（Key_TH1）&
&
（keyTH1==0））
{FlagKeyPress
=
1;
KeyProcess（keyvalue）;
//键盘查询，在弹起时响应
keyvalue=1;
elseif（（Key_TH2）&
（keyTH2==0））{FlagKeyPress=1;
keyvalue=2;
elseif（（Key_HH1）&
（keyHH1==0））{FlagKeyPress=1;
keyvalue=3;
elseif（（Key_HH2）&
（keyHH2==0））{FlagKeyPress=1;
keyvalue=4;
if（FlagKeyPress==1）
FlagKeyPress=0;
if（!
Key_TH1）keyTH1=0;
elsekeyTH1=1;
Key_TH2）keyTH2=0;
elsekeyTH2=1;
Key_HH1）keyHH1=0;
elsekeyHH1=1;
Key_HH2）keyHH2=0;
elsekeyHH2=1;
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