基于51单片机的温湿度控制系统的研究学士学位论文.docx

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基于51单片机的温湿度控制系统的研究学士学位论文

摘要

现代农业生产离不开环境控制，随着计算机自动化和单片机技术的不断发展，许多地方都实现了无人值守或智能控制。

温度和湿度是日常生产中常见的被控参数，因此对温度和湿度的控制对工农业等日常生产的智能化及自动化相当重要。

为此，我们引入了89C51系列单片机。

本次设计的温湿度控制系统可利用单片机对所采集的温湿度数据进行实时检测与分析，并作出及时判断，从而实现温湿度控制的智能化及自动化。

其中温度数据的采集是由温度传感器DS18B20将采集的数据转化为数字量，然后被送入单片机中进行处理。

湿度数据的采集是由湿度传感器HS1101完成的，然后经A/D转换后，将数字量送入单片机进行数据处理。

同时在设备出现故障的时候，语音报警电路和数字显示电路的组合，会更好地是值班人员了解当前的温湿度的具体数值，并提醒维护人员及时采取相应措施。

本文共分为五部分，第一部分是引言，主要对选题背景、意义及国内外发展现状进行简单介绍。

第二部分为系统总体方案的设计，主要通过对比集中方案来最终确定本次设计所下用的最佳方案。

第三部分为主要单元电路的介绍，有温度测控电路、湿度测控电路、数显电路、报警电路、51单片机的外围电路等。

第四部分为主要元器件的介绍，有温度传感器DS18B20、湿度传感器HS1101、51单片机。

第五部分为总结，是对本文的高度概括。

关键字:

温度，湿度，智能化

Abstract

Thereisnomodernagriculturalproductionwithoutenvironmentcontrol,withtherapiddevelopmentofcomputerautomationandsinglechipmicrocomputertechnology,manyplaceshaverealizedunattendedorintelligentcontrol.Temperatureandhumidityarecommonindailyproductionwasaccusedofparameters,sotocontrolthetemperatureandhumidityisvitaltotheautomationofindustry,agriculturalandotherdailyproduction.That’swhyweintroducethe51singlechipmicrocomputer.

Thedesignofthetemperatureandhumiditycontrolsystemcanusesinglechipmicrocomputertohaveareal-timedetectionandanalysisonthetemperatureandhumiditydata,andthenmakeain-timejudgment,soastorealizetheintelligentandautomaticcontrolonthetemperatureandhumidity.TemperaturedatacollectedbythetemperaturesensorDS18B20transformdataintodigitalquantity,andthenbeprocessedintothesinglechipmicrocomputer.HumiditydatacollectionwasdonebyHS1101humiditysensor,thenafterA/Dconversion,thedigitalquantityintosingle-chipmicrocomputerfordataprocessing.Atthetimeofequipmentmalfunction,thecombinationofvoicealarmcircuitanddigitaldisplaycircuitwillmakeiteasierforrelevantpeopletocheckthecurrenttemperatureandhumiditydataandremindthemaintenancepersonneltotakecorrespondingmeasuresintime.

Thearticleisdividedintofiveparts,thefirstandforeistheintroduction,mainlytotheselectedtopicbackground,significanceandthebriefintroductiontothecurrentsituationofthedevelopmentofbothathomeandbroad.Thesecondpartofoverallschemeofthesystemdesign.Thisdesignmainlybycomparingtheconcentratedsolutiontofinalizedwiththebestsolution.Thethirdpartofthemainunitcircuitisintroduced,includingtemperaturemeasurementandcontrolcircuit,humiditymeasurementandcontrolcircuit,digitaldisplaycircuit,alarmcircuitandtheperipheryofthe51single-chipmicrocomputercircuit,etc.Thefourthparttobeintroducedisthemaincomponent,includingtemperaturesensorDS18B20,humiditysensorHS1101,51single-chipmicrocomputer,etc.Thefivepartissummary,itishighlygeneralizationofthisarticle.

Keywords:

temperature,humidity,intelligence

目录

摘要I

AbstractII

1绪论1

1.1课题背景1

1.2选题意义1

1.3国内外发展现状1

1.3.1国内发展现状2

1.3.2国外发展现状2

2设计任务分析及方案论证4

2.1设计思路4

2.2系统功能及系统组成5

2.3系统整体框图6

2.4温湿度控制系统方案比较及论证6

3单元硬件电路的设计8

3.1温度测控单元8

3.2湿度测控单元8

3.3报警电路9

3.4数字显示电路10

3.5单片机的外围电路11

3.6A/D转换电路12

4主要元器件介绍14

4.1温度传感器DS18B2014

4.1.1DS18B20数字温度传感器概述14

4.1.2DS18B20的读写时序15

4.1.3DS18B20的测温原理16

4.2湿度传感器HS110118

4.2.1湿度传感器HS1101的特性18

4.2.2湿度传感器HS1101的测温原理18

4.389C51单片机18

4.3.1单片机的发展19

4.3.2单片机引脚19

5系统软件整体体设计21

5.1整体流程图21

5.2计算机软件系统22

5.2.1上下位机通信22

5.2.2　单片机和PC通信相连23

5.2.3　上位机监控软件功能24

总结25

致谢26

参考文献27

附录29

1绪论

1.1课题背景

在现代的温室种植技术中，温度、湿度是温室蔬菜能否茁壮成长的重要因素。

现代我国的社会生产虽然规模空前巨大，但是温室的设备计较陈旧，技术比较落后，现阶段，广大农村仍采用煤油温度计的温度采集方式，逼近温度采集较为老套，而且费事费力，不利于温室生产规模的扩大，也不利于信息化程度的提高，也不符合党中央提出的科技兴农的战略目标。

传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。

这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。

因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。

1.2选题意义

现代以89C51单片机为核心的智能控制系统是进行大鹏温湿度控制的有效手段和工具，它不仅可以提高测量的准确性，还有利于实现控制过程中的科学和无人化管理，比如，将单片机控制方法运用到温度湿度控制系统中，可以克服温度湿度控制系统存在的严重滞后现象，同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的控制效果和控制精度。

也降低了对操作者本身素质的要求和体力劳动强度。

除此之外，它还能准确、高效、定时、定量地进行温湿度控制，可以节省人力、体力而提高农产物的质量和产量。

智能温室大棚控制系统在现阶段我国农业中使用为数不多，与发达国家相比仍有较大差距，基本停留在人工操作，即使有些使用了自动控制系统，但是也是以经验来自行设定很多参数，使得不能物尽其用而又造成浪费。

因此只有提高自动控制系统的自动化程度，使得在农业生产中更加智能和方便并采用廉价的器材使其价格能够被大多数农业生产者索赔接受，才能促进智能温室大棚控制在农业中的广泛应用和提高其经济效益。

随着单片机和传感器技术的迅猛发展，其价格低、可靠性高，给改造农业带来很多便利。

用高新技术改造农业生产，是我国农业和国民经济持续发展的根本大事。

1.3国内外发展现状

目前国内外的温湿度检测使用的温湿度检测元件种类繁多、应用范围也较广泛加之单片机和大规模集成电路技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性的单片机数据采集系统。

基于单片机的温湿度检测控制系统的研究案例较少。

随着经济和社会的不断发展，人们对自己生活环境的要求越来越严格。

特别在工厂仓库中，对温湿度要求更为严格。

基于单片机的温湿度检测控制系统，将对环境的温湿度监测控制系统作详细的设计与实现。

采用高性能的控制芯片89C51高精度的温度传感器和湿度传感器。

向模块化、高速化、智能化的单片机数据采集系统靠近。

将此系统应用到工厂仓库中，无疑为货物的存放提供了更加适宜的环境，具有良好的发展前景。

1.3.1国内发展现状

自20世纪70年代以来，我国逐渐从欧美、日本等国家引进了先进的现代化农业温室，在吸收并总结发达国家先进的温湿度控制技术的基础上，我国的科研人员相继对温室内部的温度、湿度、二氧化碳浓度及光照强度等环境元素控制技术的综合研究。

1987年，中国农科院引进了FELIXC512系统，并且建立了全国范围内第一个计算机应用研究机构。

清华大学的郑学坚首先介绍了应用单片机控制人工恒温箱的方法；然后，中国农科院徐世华报道Z80C控制温湿度的软件硬件方案以及利用单片机控制气候箱的模拟实验；陈思聪等人研究了以节能为目标的温室微机控制系统；范云翔等人研制的智能喷水器，可以根据环境的变化自动调节水量；上海园林工具厂等单位设计了温室微机控制系统；于海业等人研制的温室环境自