湿度测量系统.docx
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湿度测量系统
毕业设计说明书
基于单片机的粮仓湿度检测报警系统设计
专业自动化
学生姓名徐晨霏
班级B 自动化 093
学号0910603308
指导教师林萍
完成日期2013 年 6 月 5 日
盐城工学院本科生毕业设计说明书（2013）
毕业设计说明书（毕业论文）
独创性声明
本人声明所呈交的毕业设计说明书（毕业论文）是本人在导师指导下
进行的研究、设计工作后独立完成的。
除了文中特别加以标注和致谢的
地方外，说明书中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。
对本文
的研究所做贡献集体和个人，均己在说明书中作了明确的说明并表示谢
意。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
毕业设计说明书（毕业论文）作者签名（手写）:
日期:
年月日
指导教师签名（手写）:
日期:
年月日
盐城工学院本科生毕业设计说明书（2013）
基于单片机的粮仓湿度检测报警系统设计
摘要：
本设计是基于单片机为控制器设计的湿度检测报警系统，主要由湿度传感
器、数码管显示、单片机控制、蜂鸣器报警、设置按键、复位电路和 USB 连接器等
七个部分组成。
以 AT89C52 单片机为控制中心，使用 SHT10 数字温湿度传感器为
传感器，通过 SHT10 数字温湿度传感器检测粮仓的当前湿度并显示湿度数值，并且
能主动设置湿度的警戒范围。
从而达到当实时的粮仓湿度在警戒范围内时绿灯亮，
无报警；而当实时的粮仓湿度超过警戒范围时，红灯亮起且蜂鸣器发出报警。
由此
完成本设计所要求的对粮仓的湿度检测和报警功能。
本设计是自动检测报警系统，
与以往的人工检测有很大不同。
相对于以前的人工检测有较大的优势，可以解决人
工检测存在的费时费力，效率低下，湿度检测误差大，检测随机性大等缺点。
本设
计不仅造价低廉、使用方便而且测量准确。
由于上述优点，本设计很利于在我国进
行大规模的推广，可以提高我国粮食存储的能力，对我国的粮食存储做出巨大贡献，
同时也有利于国家的长治久安提供物质保障。
关键词：
湿度；蜂鸣器；液晶显示；单片机
盐城工学院本科生毕业设计说明书（2013）
Based MCU granary humidity detection alarm system design
Abstract：
The design is based on single-chip controller design humidity detection alarm system,
mainly by the humidity sensor, digital display, microprocessor control, buzzer alarm, set the button,
reset circuit and USB connectors seven parts. AT89C52 microcontroller as the control center to use
SHT10 digital temperature and humidity sensors sensor, SHT10 digital temperature and humidity
sensor detects the granary of the current humidity and displays humidity values, and can take the
initiative to set up the alert humidity range. When the barn so as to achieve real-time alert humidity
range when the green light, no alarm; And when real barn humidity exceeds the warning area, the red
light and buzzer alarm. Thus completing the design requirements for the granary humidity detection
and alarm function. This design is the automatic detection and alarm systems, conventional manual
testing are very different. Compared to the previous manual inspection have greater advantages, can be
solved manually detect the presence of time-consuming, inefficient, humidity detection error, detection
of randomness and other shortcomings. The design is not only low cost, easy to use and accurate
measurement. Due to the above advantages, the design is very conducive to large-scale promotion in
our country, can improve the ability of China's grain storage, grain storage on China made great
contributions, but also conducive to the country's long-term stability to provide material security.
Key words:
Humidity; buzzer; LCD; SCM
盐城工学院本科生毕业设计说明书（2013）
1 概述..........................................................................................................................1
1.1 课题研究背景及意义................................................................................................1
1.2 课题设计内容............................................................................................................1
1.3 课题设计目标............................................................................................................2
1.4 课题预测效果............................................................................................................2
2 系统总体方案设计..........................................................................................................3
2.1 湿度检测报警系统原理............................................................................................3
2.2 总体思路....................................................................................................................3
2.3 具体模块....................................................................................................................3
3 系统的硬件设计与实现..................................................................................................5
3.1 主控制模块................................................................................................................5
3.2 检测模块....................................................................................................................9
3.3 显示模块..................................................................................................................12
3.4 报警模块..................................................................................................................14
3.5 设置模块 ..................................................................................................................15
3.6 复位模块 ..................................................................................................................16
4 系统的软件设计............................................................................................................17
4.1 中断子程序..............................................................................................................17
4.2 主函数程序..............................................................................................................17
4.3 显示子程序..............................................................................................................20
4.4 按键子程序..............................................................................................................21
5 系统调试........................................................................................................................23
5.1 软件调试..................................................................................................................23
5.2 硬件调试..................................................................................................................25
参 考 文 献......................................................................................................................28
致谢............................................................................................................................29
附录............................................................................................................................30
附录 1：
程序清单 .........................................................................................................30
附录 2：
设计图纸 .........................................................................................................40
附录 3：
元器件目录表 .................................................................................................44
盐城工学院本科生毕业设计说明书（2013）
基于单片机的粮仓湿度检测报警系统设计
1 概述
1.1 课题研究背景及意义
随着时代科技的迅速发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的
电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。
常规的一起仪表和控制装置被
更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器发生巨大变化，并出现了各种
各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得到了显著的提
高。
同时传感器技术作为新技术革命和信息社会的重要技术基础。
是现代科技的开
路先锋。
传感器技术、通信技术、计算机技术、分别对应信息技术中的采集、传输
和处理。
世界上技术发达的国家对传感其技术开发都十分的重视。
这些技术的发展
也为粮仓的湿度检测报警系统的发展提供了科学依据。
从古至今，粮仓粮食的存储是否得当对国家的经济能否正常合理的发展具有相
当重要的影响。
并且，由于目前我国巨大人口数量的现状，因此粮食存储的形势无
形中变得更加严峻了。
而当前我国大多数的粮仓由于经济水平和科技水平的限制，
依然使用着很原始的传统的人工粮仓管理模式。
这种管理模式存在相当多的缺点，
不仅仅浪费了大量的人力和物力，而且监测的效果很一般，于是新型的粮仓湿度检
测报警系统就孕育而生。
该系统基于单片机技术，利用湿度传感器进行湿度信号的检测并且对检测数据
进行分析，由单片机决定是否进行需要报警，来通知相关人员对粮仓的粮食存储现
状进行对应的措施。
由于该设计是自动控制系统，运用了精度较高的湿度传感器，
而且能够进行报警，因此可以解决传统的人工检测存在的费时费力，效率低下，湿
度检测误差大，检测随机性大等缺点。
基于该系统造价低廉和使用方便且测量准确
的特点，因此可以进行大规模推广。
这将势必大大改善我国的粮食存储环境，解决
我国的粮食存储难题，给我国的经济发展和社会的长治久安提供最最基础的物质保
障。
1.2 课题设计内容
本 设 计 是 以 AT89C52 单 片 机 为 核 心 来 实 现 对 湿 度 信 号 的 测 量 。
本 设 计 以
AT89C52 单片机为控制核心，通过 SHT10 数字温湿度传感器来检测实时的湿度信号，
由 LCD1602 进行实时湿度数值的显示和湿度限值的设定，由二极管简单直观的表现
湿度是否正常，并可通过蜂鸣器进行报警。
本设计的基本内容如下：
a. 实现湿度测量；
b. 模块化电路设计包括：
湿度检测模块、主控模块、显示模块、报警模块以及
设置模块；
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c. 使用液晶显示显示湿度的数值；
d. 设计 Proteus 程序，实现软件对湿度的仿真检测及报警；
e. 设计出硬件实物，实现现场湿度检测及报警。
1.3 课题设计目标
1.3.1 基本功能
a. 检测湿度
b. 显示湿度
c. 过限报警
1.3.2 主要技术参数
a. 湿度检测范围：
20 – 90% RH
b. 检测精度：
±5% RH
c. 显示方式：
液晶显示
d. 报警方式：
三极管驱动的蜂鸣器报警
1.4 课题预测效果
a. 用 Proteus 软件实现对湿度的准确检测及报警；
b. 制作出硬件实物实现对湿度的准确检测及报警。
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基于单片机的粮仓湿度检测报警系统设计
2 系统总体方案设计
2.1 湿度检测报警系统原理
湿度检测报警系统的基本工作原理：
由 SHT10 温湿度传感器检测湿度信号，将
信 号 传 递 给 AT89C52 单 片 机 ， 由 单 片 机 对 信 号 进 行 分 析 并 将 湿 度 数 据 显 示 在
LCD016L 液晶显示屏上。
此外会对实时湿度信号与之前设定好的湿度范围进行对比，
当实时湿度在范围内时，亮起绿灯。
反之，当超出范围时，则将亮起红灯，并且蜂
鸣器发出报警[1]。
2.2 总体思路
湿度检测报警系统是一种专门用来检测环境湿度并对超出设定范围的湿度信号
进行报警的装置。
湿度检测报警系统主要由四个部分构成：
检测电路、显示电路、
主控电路、报警电路、设置电路以及复位电路[2]。
a. 研究方法：
以单片机为核心，先设计原理图，用 Keil 软件进行编程并调试，
并用 Proteus 软件进行仿真，最后用 Protel 画出 PCB 原理图，并制作出实物。
电路
模块主要由检测模块、显示模块、主控模块、报警模块、设置模块组成。
b. 技术路线：
如图 2-1 所示
图 2-1 技术路线图
c. 设计方案：
湿度传感器检测实时湿度信号，将信号传递给单片机，由单片机
进行分析控制，再将信号传递给显示模块显示，传递给报警模块决定是否报警。
2.3 具体模块
根据上述总体路线的分析，湿度检测报警系统设计具有以下模块：
检测模块、
显示模块、主控模块、报警模块、设置模块、复位模块。
各模块作用如下：
a. 检测模块：
检测电路使用了 SHT10 温湿度传感器，本传感器是由 1 个电容式
聚合体测湿元件和 1 个能隙式测温元件组成，并且与 1 个 2-swire 数字接口和 1 个 14
位 A/D 转换器在单芯片里面无缝结合，从而使该产品获得功耗低、反应速度快、抗
干扰能力强大的优点[3]。
b. 显示模块：
显示电路采用 LCD1602 液晶显示屏来动态显示，便于观测，为了
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是液晶显示能够显示清晰，需要加一个可调电阻来调节显示屏的亮度[4]。
c. 主控模块：
其控制核心为 AT89C52 单片机，AT89C52 可以完成待测信号的
计数，译码，显示以及对蜂鸣器的控制。
AT89C52 是一个低电压的，高性能的 CMOS8
位单片机，片内含有 8k bytes 的可以反复擦写 Flash 只读程序存储器与 256 bytes 随
机存取数据存储器（RAM），器件采用了 ATMEL 公司的非易失性存储和高密度的技
术生产，并兼容了标准的 MCS-51 指令系统，片内有通用的 8 位中央处理器与 Flash
存储单元[5]。
d. 报警模块：
报警电路主体由 2 个发光二极管和 1 个蜂鸣器组成，检测到的湿
度在设定范围内时绿灯亮起，超过设定范围则红灯亮起且蜂鸣器发出报警[6]。
e. 设置模块：
设置电路主要由 4 个按键组成，起到的是对湿度报警范围进行设
置的作用[7]。
f. 复位模块：
复位模块主要由 2 个电阻，1 个电容和 1 个按键组成，起到电路复
位作用。
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3 系统的硬件设计与实现
3.1 主控制模块
3.1.1 AT89C52 的介绍
如图 3-1 所示，为 AT89C52 的硬件结构图。
AT89C52 单片机的内部结构与
MCS-51 系列单片机的构成基本相同。
CPU 是由运算器和控制器所构成的。
运算器
主要用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作的。
控制器是单片机的指挥控制部
件，主要任务的识别指令，并根据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单
片机各部分能自动而协调地工作。
它的程序存储器为 8K 字节可重擦写 Flash 闪速存
储器，闪烁存储器允许在线+5V 电擦除、电写入或使用编程器对其重复编程。
数据
存储器比 51 系列的单片机相比大了许多为 256 字节 RAM。
AT89C52 单片机的指令
系统和引脚功能与 MCS-51 的完全兼容[8]。
图 3-1 AT89C52 硬件结构图
单片机的最小系统如图 3-2 所示，第 9 引脚是复位输入端，在接上电阻，电容和
开关之后够成上电复位电路。
第 18 引脚和 19 引脚接时钟电路，在片内振荡器倒相
放大器的输入，由 XTAL1 接微调电容的一端和外部晶振构成，在片内振荡器倒相放
大器的输出，由 XTAL2 接微调电容的另一端和外部晶振构成[9]。
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图 3-2 单片机最小系统
3.1.2 AT89C52 的引脚功能
AT89C52 是 8 位的通用微处理器，其使用工业标准的 C51 内核，内部功能与管
脚的排布方面和通用的 8xc52 相似，主要是针对会聚调整方面的功能控制。
功能包
括会聚主 IC 的内部寄存器和数据 RAM 以及外部接口。
主要管脚有：
XTAL1 和 XTAL2
这两个振荡器输入输出的端口，外接了 1 个 12MHz 晶振[10]。
RST 是复位输入端口，
外接的电阻和电容组成了复位电路。
VCC 和 VSS 是供电的端口，分别接在+5V 电源
正负两端。
P0~P3 是
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