基于单片机温湿度控制(Protel图visio图)-精品.doc

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计算机控制设计

课程设计报告

班级

B电气092

姓名

刘佳园

学号

0910601204

课程设计题目：

仓库温湿度控制系统设计

本课程设计要求设计仓库温湿度控制系统设计

仓库的温湿度是保存货物的重要参数，如果不能对其进行良好的控制，直接导致货物损坏或者变质，造成重大损失！

本设计通过使用STC89C52单片机、DHT11传感器模块、1602液晶显示屏模块以及报警模块。

简单明了的实现的可提要求。

DHT11数字温湿度传感器把采集到的温湿度数据传给单片机。

经过单片机的处理。

准确的显示到液晶屏上。

并对温湿度设置上下限。

越限报警。

技术参数和设计任务：

1、利用单片机89C52实现对温湿度的控制，以实现对仓库进行温湿度控制；

2、为准确检测控制仓库的温湿度，采用DHT11传感器采集的温湿度；

3、达到方便人工监控和观察记录，采用LCD液晶屏设计；

4、使电路更稳定运行，采用保护电路；

5、为了及时控制温湿度，采用报警设计；

6、避免一些瞬间干扰量，软件设计中采用延时设计。

一、本课程设计系统概述

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、系统原理

本设计最关键部分是关于温度和湿度的采集以及检测、显示。

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，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。

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、STC89C52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。

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。

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、控制方案

a.传感器选择

DHT11数字温湿度一体传感器。

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。

b.显示器选择

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。

c.单片机主芯片选择

STC89C52系列单片机。

3、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1所示。

图1总设计框图

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。

二、硬件设计

此次的设计主要由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，其中主控模块是此次毕业设计的核心模块，主要是指STC89C52芯片，它控制整个系统的运行，利用其各个口分别控制其他模块，使其他模块能够成为一个整体，实现功能的需要；报警模块主要指将蜂鸣器接入单片机电路。

通过对时时温度的检测，并给定所需要的温度区间，即给定上下限值，实现越限报警；传感器模块用于实验室实时温湿度的检测、由于DHT11的数字一体性，集成了模数转换等模块。

直接接单片机即可。

LCD液晶显示模块同样接入单片机，完成对单片机处理后的数据进行显示。

1、主控模块设计

a.STC89C52芯片的简介

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案，如图3-1所示。

STC89C52具有以下标准功能：

8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

管脚介绍：

图2STC89C52

VCC：

供电电压。

GND：

接地。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为STC89C52的一些特殊功能口，如下表所示：

管脚备选功能:

表3-1　P3口的第二功能

P3.0

RXD（串行输入口）

P3.1

TXD（串行输出口）

P3.2

/INT0（外部中断0）

P3.3

/INT1（外部中断1）

P3.4

T0（记时器0外部输入）

P3.5

T1（记时器1外部输入）

P3.6

/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7

/RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：

来自反向振荡器的输出。

XTAL1