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1、基于单片机的温湿度控制系统学士学位论文基于单片机的温度测量系统设计Based on single-chip microcomputer temperature and humidity measurement system design（申请武警工程大学工学学士学位论文）毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个

2、人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发

3、表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面

4、格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局

5、合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它摘要随着科技的不断进步，我军军需仓库物资存储也朝着网络化,自动管理的方向发展。军需仓库担负物资接收、保管、分发、运输等任务。目前我们的军需仓库类型主要有：普通平面仓库，半自动化仓库，全自动化仓库。不同类别的仓库都需要面对环境问题。温度为我们考虑仓库存储的重要参数。例如：军械弹药库，一般位于深山老林，温度变化大，而一个战

6、役军需仓库每年由于垛底堆压时间长、垛底潮湿等因素引起的物资非战斗减损的比例不容忽视。而采用单片机对这些被控参数进行控制与合理化划定是现今的重要途径。本系统运用单片机来实现检测控制温度，对温度的检测结果进行实时检测控制。其中温度传感器采用AM2301数字温度传感器，通过89C51单片机的进行信号处理把温度值显示在液晶屏上。我们对此就可以对当前温度进行实时控制，若超出设定范围，通过89C51启动温度控制系统，进行调整、控制，达到恒温恒湿的目的。本设计对温度的控制有方便、简单的特点，从而大幅提高了被控温度的技术指标。满足军用仓库进行军需品保存时的对于温度湿度的要求。关键词: 单片机 ；温度传感器Ab

7、stractWith the progress of science and technology, our army Quartermaster warehouse storage of goods also towards network, automatic management of the direction of development. Quartermaster depot undertakes the material receiving, storage, distribution, transportation and other tasks. At present th

8、e Quartermaster depot type we mainly are: ordinary plane warehouse, semi automated warehouse, fully automated warehouse. Different types of warehouse have to face the environmental problems. Temperature is considered important parameters for our warehouse storage. For example: Ordnance ammunition de

9、pot, generally located in the deep mountains and forests, the change of temperature and humidity is big, but a battle Quartermaster depot each year due to end of the stack heap pressure time long, the end of the stack of damp caused by factors such as the ratio of material non combat impairments tha

10、t can not be ignored. The use of microcontroller control and reasonable delineation of these parameters is an important way to the present. This paper adopts the single chip to achieve the detection of the temperature and humidity control, temperature and humidity on the indoor detection control and

11、 real-time display. The temperature and humidity sensor using AM2301 digital temperature and humidity sensor, through the 89C51 MCU to temperature and humidity values displayed on the LCD screen. The temperature and humidity values and judging whether meet the real-time temperature and humidity rang

12、e set, if it exceeds the set range, the 89C51 start temperature and humidity control system, adjust, control, to achieve the purpose of constant temperature and humidity. The design of the temperature control is convenient, simple, and substantially increase the temperature was charged with the tech

13、nical indicators. Meet military warehouse munitions to save time for temperature and humidity requirements.Keywords: single chip microcomputer; temperature and humidity sensor目 录第一章 引言 11.1 课题背景 11.2立题的目的和意义 11.3国内外的研究现状和发展趋势 21.4本系统主要研究内容 2第二章 温度控制系统的硬件设计 42.1温度控制系统工作原理 42.2温度控制系统硬件内容 52.2.1系统总体硬件设

14、计 52.2.2单片机的选择 62.2.3传感器的选择 62.2.4液晶显示装置设计 7第三章 温度控制系统的软件设计 93.1单片机系统对温湿度测量模块 93.2单片机系统对温湿度的超限报警模块 93.3 单片机系统对温湿度的自动控制模块 103.4 温湿度的整体软件程序概述 12第四章.结果分析 12总 结 12参考文献 14谢 辞 14第一章 引 言1.1 课题背景随着经济的不断发展，中国国防水平的不断提高。我军军需仓库物资存储也朝着网络化,自动管理的方向发展。军需仓库担负物资接收、保管、分发、运输等任务。目前我们的军需仓库类型主要有：普通平面仓库，半自动化仓库，全自动化仓库。不同类别的

15、仓库都需要面对环境问题。而在解决问题方面途径多种多样，而基于单片机的温度控制系统是我们在科技时代进行探索的过程中找到的具有时效性、便捷性的的控制系统。这类科学的，先进的管理方法，可以对不同种类仓库储存军需物资的温度及湿度等进行实时的监控。温度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，非常具有代表性。而且其应用十分广泛。1.2 立题的目的和意义环境方面的的监测与控制在工业、农业、国防等各个行业都有着广泛的应用。仓库室温环境检测系统中温度和湿度是两个很重要并且分析准确性、科学性的两大指标，必须定期抽样检查室温环境温度和湿度，以便采取相应的措施。89C51单片机是常用于控制的芯片，作为微型处理器，它在

16、智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面得到广泛应用，并且在各类生产科技中得到无数研发者的青睐。51单片机易于被我们所接受，它便于学习与掌握而且无论在使用上还是价格上性价比很高。用51型单片机设计温度检测控制系统，能够准确、及时地监控室内温度以及湿度的变化。而且有着多种不同的控制方式。将此系统应用到存储仓库中使军需物资有更加适宜的环境。使其对抗军需物资存储在深山老林的劣势环境中得以提升。1.3 国内外的研究现状和发展趋势目前国内外的温度检测情况，高性能、高可靠性的单片数据采集系统慢慢增多。原因在于现今科学技术发展，温度检测元件种类繁多、应用范围也较广泛而且单片机和大规模集成电路技术也在不断

17、开发和前行。但是着力于单机片的温度监测控制系统的设计研究比较少。对于在不稳定温度的深山老林进行军需物资存储对温度要求更为严格。基于单片机的温度监测控制统设计，采用高性能的控制芯片89C51极高可靠性与数字稳定性的温度传感器AM2301。将对环境的温度监测控制系统做详细的设计与实现。将此系统应用到军需不同类型的仓库中，符合军需物资储存的环境要求，在国防具有良好的发展前景。1.4 本系统主要研究内容本系统所要完成的任务是：1.4.1 对基于单片机的温度控制系统进行整体的设计。1.4.2 利用数字温度传感器AM2301测量军需仓库的温度，并显示在系统的LED屏上。1.4.3通过定期进行温度及湿度值的

18、数据采集，准确地判断设定标准值数与当前数据值之间的差异，利用系统中设定的报警装置，及时启动并报警，并采取相应的控制方案。1.4.4 通过对于温度的检测，可以在完成后加入单片机的温度自动控制系统。对输送温度机器的电动机转速进行调节，从而达到温度的调节目的。第二章 温度控制系统硬件设计2.1 温度控制系统工作原理本系统以51单片机为控制核心，各类的数据采集、传输、显示、报警都要通过单片机。如图2-1为工作原理图。 图2-1系统的工作原理图2.2 温度控制系统硬件设计2.2.1系统硬件总体设计 系统总体硬件设计主要有：AT89C51，温湿度传感器AM2301，LCD显示模块，红绿LED灯，温湿度控制

19、模块（降温装置风扇，升温装置加热器，増湿装置喷雾器，除潮装置除潮器），报警装置蜂鸣器等，如图2-2所示。 图2-2 系统硬件图组图2.2.2单片机的选择单片机统称为微控制器，在整个系统设计中，单片机的选择应符合较大内存，较好稳定性的通用性，较高的速率、价格便宜等要求。本系统选择AT89S51作为主控芯片，如图2-3所示，指令集和芯片引脚可以与Intel公司的8051实现兼容；具有4KB片内的可编程Flash程序储存器128字节片内可直接读写储存器RAM；时钟频率可达到0-33MHz，包含32个可编程输入/输出引脚和2个16位定时/计数器及两个数据指针；含有六个中断源及2级优先级；对于51单片机

20、而言，它具有相对先进的全双工串行通信接口。 图2-3 AT89C51单片机实物图 图2-4 AT8951单片机内部硬件图2.2.3 传感器的选择该系统选用的AM2301数字温度传感器，如图2-5所示，它属于全新一代专门适合配置做处理器的智能温度传感器。在工业、民用、军事方面等诸多领域的温度测量级控制仪器。AM2301数字温度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。并且体积小巧，接口方便传输距离较远等特点，优势比较明显。 图2-5 AT89C51单片机实物图传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC

21、测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。此传感器分为两大特性：静态特性、动态特性。静态特性是指对静态输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。表征传感器静态特征有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞。动态特性是指传感器在输入变化时，它的输出特性实际上，传感器的动态特性，用它某些输入信号的响应来表示。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种。所以传感器动态特性也常用阶跃响应和频率响应。2.2.4 液晶显示装置设计选用显示器类型1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块 。如图2-6所示。图2-6 1602实物图1602LCD主要技术参数：

22、显示容量:162个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm显示原理： 图2-7 显示屏读操作程序 图2-8 显示屏写操作 第三章 温度控制系统软件设计3.1 单片机系统对温湿度测量模块温度检测是本系统中的核心地带，系统硬件结构图如图3-1所示，该系统通过温度传感器对所测对象进行温度检测，并将温度信息转换为电压信号，并将弱电压信号放大到单片机所能处理的范围之内。利用转换器将电压信号转换为数字信号。经过数字滤波的信号，逐渐转换成相应标度，把得到的温度指数显示在LED显示屏上。它负责完成温度和湿度的测量及模拟量转

23、换为数字量的全过程，数字式温度传感器DHT11直接把检测到的模拟量转化为数字量送给单片机，在经过单片机的处理，把温度值显示在LED上。温度传感器的精确度值直接影响到整个系统的检测与控制。 图3-1 测量温度原理图3.2 单片机系统对温湿度超限报警模块对于一个数字温度控制系统，不仅要能测量温度，还要做到在超限的情况下，系统内部要给予及时的提示，控制，调整。在超限的情况下，系统直接进行报警提示。在报警系统设计方面，本系统采用市面上性价比较高，且在人主观情况下辨认率高的红绿LED灯作为光报警提示，当系统检测到的数据值符合给定的要求时，系统始终绿灯显示；当系统检测到的数据值超出或者达不到给定的要求时，

24、现场转化为红灯报警提示；并且有灯的变化提示。本系统还采用蜂鸣器作为声报警提示，当系统检测到的数据不符合给定的要求时，现场蜂鸣器报警提示；当系统检测到的数据符合给定的要求时，现场没有蜂鸣器报警提示。如图3-2 所示。 图3-2 报警系统电路图警报灯由1个LED灯组成，一共需要1根数据线，使用单片机控制。实现LED灯有规律的亮和熄灭。系统通电后，系统进行规律时间内的采样。并判断出当前温度与给定温度之间的差异。当前温度 仓库给定的上限温度，温度过高，红色LED灯亮。直至温度值降到特定范围，LED灯熄灭。 3.3 单片机系统对温湿度自动化控制模块通过测量显示，并报警我们清楚的知道整个测量系统的要求。对

25、于一个智能化的仓库管理系统，要做的还是实现自动化的控制。这会为我们节省大量的人力和物力。是单片机在整个系统的使用上更加具有针对性和深入性。自动化控制系统原理：单片机连接有控制仓库温度的加湿温，降湿温的温湿器。通过数据传输与处理，通过温湿器的发动机运动速度来调节加湿温，还是降湿温。如图3-3所示。（温湿器包括四大部分：1. 风扇：负责系统的降温工作。 2.加热设备：负责系统的加热工作。3.喷雾设备：负责系统的加湿工作。 4.排潮设备：负责系统的去湿工作） 图3-3 自动控制原理图自动化控制系统硬件：温湿器（风扇，加热设备，喷雾设备，排潮设备）的发动机，单片机自动化控制系统运作过程：1.在上文说到

26、，我们通过单片机连接检测系统来确定当前温度，并且对于是否高于临界或者低于临界进行报警。在此基础下，我们将检测传输过来的数据通过在单片机的编程下进行信号转变。通过转变成的Pwn信号调节电路。2.通过输入信号的占空比调节温湿器电机的转速。3.当所测温度处于正常区间时，温湿器保持正常转速，电路检测系统也不会报警。正常工作。4.当所测温度 温度最高临界值，电路检测系统报警，单片机对其数据进行处理分析，输出信号减缓温湿器电动机的转速，降低仓库内温度。5.当所测温度 温度最低临界值，电路监测系统报警，单片机对其数据进行处理分析，输出信号加速温湿器电动机的转速，升高仓库内温度。 通过对温湿器的转速进行自动化

27、的控制，实现仓库中标准温度的保持。3.4 温湿度整体软件程序概述 本系统采用C语言编程，使用单片机编程软件:Keil软件。采用编程设定出控制单片机测量，报警，控制的各个编程。第四章 结果分析 通过51单片机的控制，实现温度测量、报警、自动控制。使其在整个温度控制中达到一定的效果。并且单片机与C语言的结合，使得我们在系统建设中的硬件、软件得到灵活的应用。通过验证，此次系统的结论是可行的。总结本次设计是我首次以51单片机为核心，将我所学的硬件控制与软件调控结合起来进行自动控制。单片机的发展在工业发展期，尤其是在现在的信息自动化快速发展的今天得到了前所未有的提升。以前的我们会用模拟电路进行温度的操作

28、。但是现在，我们可以应用单片机这个微型控制器达到以小力发挥大作用的效果。在单片机自动控制已经广泛的应用于人们的生产和生活的今天，老旧的控制方法已经逐渐被淘汰。这个51单片机控制温度变化系统的实现，改变了传统的温度控制方法，为温度的控制开辟了一条新的道路。而且现在国家在鼓励像此类科技发展快速的智能控制系统。对于我国的国防的需求，我也出到自己的一份力。在我国在工业化发展的今天，我们也在跟进时代的步伐前行。但是毕竟自己的能力有限，运用自己所学达到的系统效果也只是自动控制的一小部分。对于此温度控制系统更加智能化、人性化的自动控制系统的设计，首先我在基础思路上做了铺垫。而后会不断地改进，经济、科技、社会

29、的快速发展标志着我国国防实力的不断加强。而在小的细节上，更加地智能化、更加的人性化也就是我们的目标。在军校的生活也因为有了感兴趣的东西变得很有意义。从开题报告到一段时间的方案论证、如何选择系统的硬件和如何去设定程序，设定算法进而确定系统软件的设计、到最后成形，进行系统的调试。在此期间，根据课本所学的一小部分知识，我也去额外涉猎了大量的关于传感器、单片机及其接口电路、以及控制方面的理论。控制方面开始毫无头绪，后来以小见大，通过控制发动机转速来控制整个温度控制系统，可以做到简易。方案的选择也是我这次考虑的重点问题。老师给我的建议积极地采纳。稳扎稳打从开始做起，经过了一番努力与自己和战友的互相探讨。

30、实现了自己第一次运用自己所学着力解决一系列的问题。通过这次毕业设计，不仅锻炼自己分析问题、处理问题的能力，还提高了自己的动手能力。对于自身提升而言，更重要的是学习的过程，在不断汲取知识的过程中，知道自己的漏洞以及自己的思维模式的转换都是我所追求的进步。这次毕业设计基本的完成了任务书的要求，实现了温度的控制。通过测试表明系统的设计是正确的，可行的。但是由于设计者的设计经验和知识水平有限，系统还存在许多不足和缺陷。参考文献1 张毅刚. MCS-51单片机原理及应用. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004，81942 刘坤,宋戈.51单片机应用技术大全M.北京：人民邮电出版社,2008.10883

31、 熊诗波.机械工程测试技术基础M.4版.北京：机械工业出版社,2008. 60102 4 张新荣.基于单片机的多路温度监测系统设计J.工业控制计算机，2010（7）:13215 夏晓南.基于单片机的温箱温度和湿度的控制J.现代电子技术,2008 (5):616 李玉峰，倪虹霞 MCS-51系列单片机原理与接口技术. 北京：人民邮电出版社，2004，187216.7 林伸茂. 8051单片机彻底研究经验篇. 北京：人民邮电出版社，2004，714.8 沙占友. 单片机外围电路设计. 北京：电子工业出版社，2003，3748.9 何希才. 传感器及其应用电路. 北京：电子工业出版社，2001，3647.10 Intel：MCS-51 Family of Single Chip Mirocomputers Users Manual,1990，39.11 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉.8051单片机实践与应用M.北京：清华大学出版社，2002.12 高峰，单片微型