湿度和温度检测报警系统设计.wps资料文档下载

1、单片机 AT89S51 是一款低消耗、高性能的 CMOS8 位单片机，由于它强大的功能和低价位，也是在教学过程中用的比较多的单片机，因此在作品中选择了 AT89S51 单片机。关键词：温湿度检测仪 AT89S51 单片机 DHT11 温湿度传感器11 选题的背景和意义选题的背景和意义1.1 国内现状国内现状现在随着人们的生活水平越来越高，所以对生活质量的要求也越来越高，而生活环境的好坏是生活质量的一个重要指标，成了创造和谐环境的重要环节。尤其是目前生活节奏的加快，许多白领都出现了亚健康的状态，因此家庭温湿度的检测对于现代家庭来说也变得十分必要。因此为了满足最适宜人们生活的最佳温度和湿度，我们需

2、要研究一种家庭式的，操作简单方便、控制温湿度的装置，人们可以根据不同季节以及个人的需要进行不同的调整，以便达到理想的生活环境，这不仅仅是对于生活质量的要求，同时也体现了当今社会的发达与先进。这几年，国内外温湿度传感器测量系统发展十分飞快，正一步步向着集成化、智能化发展，随着各国科研人员的不断努力，该类型系统取得的非常巨大的成就。现代温湿度传感器测量系统技术主要以数据采集为基础，主要类型包括：虚拟仪器、智能仪器、数字式仪器等等。伴随现代电子科学技术的进一步发展，数据采集系统也发生了天翻地覆的变化，其整体的性能、实用性方面都有很大的改发挥着越来越重要的作用。现在，许多外国大型企业都十分重视传感器的

3、研发工作，例如，日本的Figaro 公司、芬兰的 vaisala 公司等，都致力于传感器的发展和改进，以加强其在整个市场的竞争力。在九十年代，先后出现了集成温度湿度测量套件和应用于湿度传感器的测试系统，这个新的技术的产生都大大刺激了传感器的进一步发展。与此同时，国内许多研究机构也在传感器测试装置的研发上不断探索、进取。例如通过采用传统电子仪器进行设计研发而成的多种动态测试系统、动进样装置的气体传感器智能测试系统等等，这些成绩都体现了我国在传感器领域取得的成就。当然，随着科技的进步，传统的温湿度测试技术在稳定性、精度等方面已经无法满足市场的需求，因此，针对新一代传感器的探究显得尤为重要。1.2

4、选题的背景选题的背景 为了更加有效的保证人们生活环境的安逸和舒适，同时也为了人们生活的更加健康，人们已不满于目前的居住环境，对居住环境提出了更高的要求，智能化被引进了家居，并且迅速在全国乃至世界范围内普遍发展开来，由于自然环境污染越来越严重，城市人口越来越多等，雾霾天天弥漫在城市中间，适宜人们2生活的温度以及湿度越来越难以达到标准，常见的南北气候差异，北方冬天异常干燥，南方却阴冷潮湿，特别是对于长期居住在外地的朋友很难适应当地的气候。而对于我们来说，我们可以改变一个地区的大气候，但要花费的人力物力要非常多。所以我们可以改变您身边的环境，让你在你的家里住的更舒心。所以我们要在合适的时间内对家居环

5、境作出相应的改变，来满足人们对家居环境的要求。随着城市居民生活节奏的加快以及人民生活水平的不断提高，人们对于亚健康的问题越来越关注，因此对于居住环境的要求也越来越高，舒适的环境已不仅仅限于宽敞豪华的住宅，同时也希望在自己的小家里也会有大自然的调节作用，能够根据人类的需要，设定相应的温湿度。因此研究温湿度的控制非常有必要，它可以优化组合社区资源，提升服务水平，推动反房地产等其他行业的发展，为他们带来新的商机。31.3 本文研究的主要内容本文研究的主要内容首先我们必须了解温湿度控制对于家庭对于现代人们的重要性，其次我们才能够对此做出更好的判断，以求更好的解决用户所需要的问题。温湿度的控制是我们研究

6、的主要内容。数字化温湿度检测的方法为一旦环境中的温湿度发生变化时，随着温湿度的变化湿度传温度感器和湿度传感器的阻值发生变化，然后将变化的电阻通过转换电路和转换信号检测为与之对应变化的电压，然后把模拟电压信号由 A/D 转换器转换为数字信号并送入到 AT89S51 单片机中，对采集到的信号单片机进行滤波处理并通过查表得到实际测量的湿度值1，之后通过单片机的各外部接口电路连接到 LCD1602 显示屏显示该温湿度值。该系统通过键盘设定最适宜的温度和湿度，传感器向中央控制系统输送监测信息，超过预设值的话，蜂鸣器就会报警提醒，用户即可做出调整2。42 设计任务分析及方案论证设计任务分析及方案论证本章详

7、细介绍了本次设计的主要任务，以及对于所要实现的内容加以分析，同时详细的介绍了主要元器件的选择，以及各自的特性。2.1 设计任务分析设计任务分析设计一个以单片机为核心的温湿度控制系统，需要实现的功能为：能够准确的显示当前的温度和湿度。温度检测的范围 0-60，测温精度：2；湿度检测范围 20%-90%RH，测湿精度：5RH。能够自动调节需要温度和湿度的预设温湿度值，在系统上面有调节按钮，可随时根据需要增加或者减少预设值。一旦环境温度超过了预设值，蜂鸣器蜂鸣报警。报警方式为三极管驱动的蜂鸣音报警。系统的显示方式都是四位显示，采用 LCD 显示。设计温湿度计的根据和意义温度与湿度与人们的生活息息相关

8、。在工农业生产、气象、环保、国防、科研等部门，经常需要对环境温度与湿度进行测量及控制。准确量温湿度在生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要的。传统的温度计是用水银柱来显示的，虽然结构简单、价格便宜，但是它的精确度不高，不易读数。传统的湿度计采用干湿球显示法，不仅复杂而且测量精度不高。而采用单片机对温湿度进行控制，不仅具有控制方便，简单和灵活等优点，而且可以大幅度提高温度控制的技术指标。用 LED 来显示温湿度的数字看起来更加直观。采用 DHT11 作为湿度传感器，可以同时测温，测湿，用单片机来控制温湿度可以完成温湿度的制动控制，通过单片机的串口与外部电路相连，把采集到的参数跟以设定的比较，

9、最后由单片机向外部电路指示具体的行动。总之，无论在日常生活中还是在工业、农业方面都离不开对周围环境进行温湿度的测量。因此，研究温湿度的控制和测量具有非常重要的意义。2.2 设计方案论证设计方案论证本作品要实现的功能是：显示当前环境的温湿度，并且允许用户设定温湿度阈值，当环境温湿度超过预定值时，系统会以蜂鸣器鸣响的方式进行报警提示。依据功能设定，本系统主要分为以下三个模块：（1）温湿度采集模块 （2）数据处理模块 （3）用户交互模块 其中温湿度采集模块使用的是 DHT11 数字温湿度传感器，它使用单总线方式，5接口简单，而且无需另外校准。分辨率为 8bit，完全能够满足日常环境温湿度的检测要求。

10、数据处理模块使用的是 AT89S51 单片机，其完成温湿度数据的采集、运算和逻辑控制的功能。用户交互模块主要由按键、1602 点阵液晶和蜂鸣器构成。其中按键用于用户设定温湿度阈值，1602 用于数据显示，蜂鸣器用于提示用户。按照系统的设计功能所要求的，温湿度监控系统原理图如下图 3-1 所示：图 3-1 温湿度监控系统原理图单片机作为主控制器，主要负责处理由温湿度传感器送来数据，并把处理好的数据发送给显示器模块，温湿度传感器主要用来采集家居环境的温湿度参数，并把所采集到得数据送向单片机，按键电路主要是用来完成单片机的复位操作和温湿度预警值的设定。蜂鸣器电路就是用三极管来实现的，用来告诉用户可以

11、调整居住环境的温湿度，显示电路主要用来显示当前的温湿度。3 器件选定器件选定将单片机用作测控系统时，总要有被测信号进入输入通道，由计算机接受必要的输入信息。对于测量系统而言，其核心任务是怎样得到准确的被测信号；而对测控系统来说，必不可少的环节是对条件的监测和对被控对象状态的测试，传感器是实现测量与控制的第一环节，是测控系统的关键部分，一切准确的测量和控制都将在传感器对于原始信号的准确可靠的转换和捕捉，工业生产过程的自动化测量和控制，基本主要依赖各种传感器来控制和检测生产过程中的各种量，使系统和设备在最佳状态正常运行，从而保证生产的高质量和高效率 6。温湿度传感器DHT11 数字温湿度传感器是一

12、款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传温湿度传感器单片机LCD 温湿度显示键盘蜂鸣器6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和卓越的长期稳定性。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存在 OTP 内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数5。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，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最

13、佳选择。产品为 4 针单排引脚封装，连接方便。典型的应用电路如图 3-2 下：图 3-2 典型的应用电路图 3-3 DHT11 实物图串行接口（单线双向）采用单总线数据格式,DATA 用于微处理器与 DHT11 之间的通讯和同步,一次通讯时间 4ms 左右,数据分小数部分和整数部分。通讯过程如图 3-4 所示图3-4 通讯过程总线空闲状态为高电平的时候主机把总线拉低等待 DHT11 响应,DHT11 能检测到起始信号，主机必须把总线拉低，至少大于 18ms。DHT11 一旦接收到主机的7开始信号，接着就等待开始信号的结束,然后发送 80us 的低电平响应信号，要读取 DHT11 的响应信号,必

14、须等待开始信号的结束，并延时等待 20-40us 后才能够接受，主机发送开始信号后,这时候就可输出高电平或切换到输入模式,接着总线由上拉电阻拉高。DHT11 发送响应信号的时候总线为低电平,DHT11 把总线拉高 80us 之前,必须等到响应信号发送，准备发送数据时,每一 bit 数据都以 50us 低电平时隙开始,数据位是 0 或 1 是由高电平的长或短来决定。假如响应信号的读取为高电平,但是 DHT11 无响应响应,这时候说明路线可能连接不正常，当最后一 bit 数据传送结束后，DHT11 把总线拉低 50us,接着总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。数字 0信号表示方法如图 3-5 所示图 3-5 数字 0 信号表示方法数字 1 信号表示方法.如图 3-6 所示：8图3-6 信号1 表示方法电气特性VDD=5V，T=25，除非特殊标注，其中主要的电气特征如表 3-1 所示：表 3-1 电气特征参数条件mintypmax单位