题目(中文):基单片机室温湿度
监控系统设计研究
目 录
摘 1
关键词
Abstract 1
1 绪 3
11课题目意义 3
12国外温湿技术发展趋势 7
13 容 7
2 方案较选择 9
21湿度传感器选择 10
22单片机选择 11
3 系统总体框图设计 12
31 硬件系统原理方框图 12
32 系统工作原理 12
33湿度传感器 12
34信号分析处理 12
35硬件模块 12
4 软件设计 13
41 程序流程图 13
42 DHT11流程图 13
43 键盘扫描子程序流程图 13
5总结 13
6参考文献 13
致谢 13
附录A 系统总体电路图 13
附录B 系统源代码 13
基单片机室温湿度监控系统设计研究
摘
文采STC89C52单片机DHT11传感器1602LCD显示屏继电器控制等模块完成温湿度测试控制务关键部分(1)温湿度传感器DHT11实时测试温度湿度(2)判断采集数值设置值否致控制继电器进行步控制述设计室连续检测空气湿度环境温度进行动控制视觉显示解决工测量连续进行测量弊端省时省力节省工作量测量准确减少工失误造成必损失
关键字
湿度传感器 数字温度传感器 单片机
Study and design of indoor temperature and humidity monitoring system based on single chip microcomputer
Abstract
Through the use of STC89C52 single chip DHT11 sensor module 1602LCD display module and relay control module the requirements of temperature and humidity detection and control are realized The main contents are (1) temperature and humidity of temperature and humidity sensor DHT11 in real time (2) judge whether the value of the acquisition is consistent with the setting value and control the relay to control the next step The above design can continuously detect air humidity and ambient temperature in the room and carry out automatic control and visual display It solves the drawbacks of manual measurement that can not be measured continuously saves time and effort saves workload and measures accurately to reduce unnecessary losses caused by manual errors
Key words
SCMhumidity sensorsdigital temperature sensors relay control
1 绪
11课题目意义
设计现实生活非常实非常锻炼课题学生充分利学知识设计研究室温室度监控类似简单空调设计充分掌握空调运作理设计方式物理常识设计控制温湿度变化设施温度湿度参数传感器器处51单片机控制编程完成设计智化进行控制终效果实施仿真分析[1]
科学技术断进步发展功齐全设施断出现产业求开始温湿度提出更加严苛标准前测试工做重点工巡查记载状态数种落模式效率高定程度造成力资源浪费科学缺失造成许重事智监控体系避免传统模式缺点更准确时[2]运转模式首先感应环境温度湿度然传送数单片机判断数否异常果感应温度湿度异常调整措施果超出异常时间 异常信号输出报警假异常处置结束假处置结束警报会解解样控制器查室温度湿度进完成屋温度湿度高效理 设计具备现实价值[3]
12国外温湿度监控技术发展趋势
科学技术发展水断提高生活水环境更高追求中典型例子温度湿度控制快速方便温湿度检测系统前生活中特重实验中果数检测准确会发生生产事目前温度湿度检测系统通常采水银酒精煤油精度1摄氏度物理模拟方法检测湿度传统温湿度检测仪般密刻度间隙难区分读数热容量较热衡时间相较长测量数准确便[4]
温湿度控制研究发展较晚国世纪80年代引进吸收国外高技术温湿度监测技术基础单环境素控制技术温度湿度温室二氧化碳浓度等国分析良成[5]二十世纪末期北京农业学设计WJG1型实验温室环境计算机理系统开展单子控制操作性稳定性等部分存定问题[6]
着温湿度传感器发展渐趋系统集成智化方温湿度测量技术断日益进步通环境湿度温度监控测量适包括农业生产气象监测国防科研航天部门等领域仅食品安全造纸工业生物制药领域温湿度测量技术发挥着更加关重作温湿度测量技术中二者间存着区作相独立测量温度言湿度测量讲存相赖仅会受气压强影响温度变化会作湿度见测量方法方面湿度测量显然温度测量更具复杂性着科学技术断发展创新现成熟温湿度测量技术产品层出穷
13 文研究容
1温湿度数间断测试呈现传感器两秒测试更新回利液晶屏呈现出
2报警阈值手动设置温湿度限设定通键盘设置设计更加智化性化实价值提高
3温湿度超出设定阈值时候继电器启动驱动负载外指示灯显示部分正常运作阈值存放AT24C02具备断电保存功
4设计室粮仓等方实现智控制温度超高限需降温湿度超出限湿温度低增热湿度低增湿
2 方案选择
21 温湿度传感器选择
测量空气湿度方法中原理间接获空气水分周围空气湿度基某种物质空气中吸收空气引起物理化学变化电容式电阻式湿涨式湿敏元件湿度变化基础根介电常数电阻率聚合物材料体积变化测量
DHT11数字温湿度传感器包含已校准数字信号输出重设备单独数字模块采集科技温湿度传感科技保证产品具备较高稳定性科学性传感器电阻式感湿NTC测温元件构成高性8位单片机彼联系产品质量较高效率高抗干扰水高成低等优势DHT11传感器均相精准湿度校验室开展校准校准系数程序方式存放OTP存中设备部测试信号整时期需调述系数单线制串行接口提高部集成便利性较体积较少损耗信号传播距离超二十米变成种应相苛刻应领域佳选择 4 针单排引脚封装连接便利外现实需求进行修改
22单片机选择
部分垫子设计性价情况需8位单片机做佳方式前国旧占关键位置MCS-51硬件结构导致指令系统会出现细微变化工作员重视芯片部资源较易选择公司产品
STC89C52属低损耗性齐全CMOS8位微处理器具备8K编程Flash高密度非易失性记忆技术生产全部兼容工业80C51设施部分指令容中部存储器支持系统编程外普通方式单芯片具备8位CPU线系统完成闪存务促部分控制系统寻找高效稳定处理方案
3 系统硬件设计
31 硬件系统原理方框图
该方案STC89C52单片机核心实时控制检测温度湿度具独立执行身功检测单元根控制器发出指令实时筹集温度湿度信息控制机发控制指令检测单元接受述指令筹集具体信息筹集测试信息外汇总显示终结果包括单片机系统设计温湿度检测复位电路键盘显示电路系统软件等
系统原理方框图图1:
图 系统原理图
32 系统工作原理
设计功模块控制面板LCD显示屏温湿度传感器执行器等利干燥器空调器快速加热冷室空气提高降低空气湿度工作原理
1.电源连接系统温湿度传感器开始接收室空气温度湿度信号时系统检测户否设置温度湿度界果没设置默认设置系统
2控制板已信号作开始控制工作基础判断房间里温度果温度低25摄氏度温度启动空调暖室果温度高系统28 摄氏度默认温度开制冷设备室降温然系统读取前环境湿度值假湿度值低默认数值45时开启加湿器进提高部湿度假湿度值超默认数值65时开启烘干机降低部湿度室温度湿度达户设定系统默认值时继电器负载停止工作进入温湿度保持状态
33温湿度传感器
1 DHT11概述
DHT11集成型数字温湿度体传感器 单独数字模块采集科技相关信息传感科技保证设备具备较高科学性稳性包含电阻式感湿NTC测温元件性齐全8位单片机相联系产品具备质量较高效率高抗干扰水高成低等优势测试范围20~90RH0℃~50℃测温精度\+2℃测湿精度\+5RH
2.DHT11特点
(1)4引脚装置超规格
(2)数字信号输出减轻户信号预处理负担
(3)稳定性高超低功耗
(4)适范围包括恒温恒湿控制家电器温湿度表等领域
(5)单总线结构输出充分留存户控制器IO口资源外需余相关部分
(6)独单数传输协议促轻松信息
(7)型号脚完全互换
图二外形引脚说明
3. DHT11单片机连接设计
DHT11型数字湿度传感器片机连接电路清楚直接IO控制器端口完成位彼间连接工作普遍连接电路参考图外连接线长度少二十米时连接5K拉电阻超相应限额时需根现实状况挑选合适电阻
图3单片机连接图
3.5数分析处理
模型STC89C52芯片中指令代码全部兼容612时钟机器周期便挑选[8]
该系统中选STC89C52单片机作系统总控芯片STC89C52单片机需测试出温湿度信息传送LED显示模组完成温湿度数字化呈现键盘确定阈值超出固定阈值完成控制
351 单片机系统
单片机系统延伸基系统进行部系统复位晶体振荡电路电路图参考图4知
图4 复位晶体振荡电路
1复位电路
单片机复位原理时钟电路正式运作两机器周期高电传送RST引脚设备完成复位具体环节中部ALEPSEN引脚全部输出高电RST引脚进入低电时设备会0000H单元操作程序
实践活动中采电手动两类方式完成复位单片机操作系统复位电路RC电路充放电效应整体电时期RST引脚接收较短低电外复位开关时候电源利高电阻联系RST引脚高电放松复位键时复原低电单片机系统利完成复位操作
复位信号电路图5示
图5复位信号电路
2晶振电路
时钟电路功形成应信号设备日常运作需信息STC89C52原具振荡器做CPU时钟源外联系外部振荡器形成时钟信号
(1)部时钟模式
模式单片机存振荡器参考图6(a)知引脚XTAL1XTAL251单片机高增益反极放器输入输出端运作频率范围0~33MHz
单片机模式时候中晶体振荡器陶瓷振荡器联系XTALXTAL2引脚两电容器联联系电容情况
A :外接晶体振荡器时电容值C1C230±10pF
B :外接陶瓷振荡器时电容值C1C240±10pF:
具体研发时期外部振荡器电容需全面XTAL1XTAL2引脚防止寄生电容出现促振荡器稳供应时钟信号
(2)外部时钟模式
表示外部振荡器形成时钟信号单片机立参考图6(b)知种单片机接入形式相8051单片机连接XTAL2引脚外部时钟信号传送部应发生器XTAL1接XTAL 引脚逻辑等级TTL信号时接应拉升电阻CMOS型80C51等诸型号般8051样部时钟信号取反放器输入[9]类信号全部接部XTAL1 引脚时部分悬空
图6时钟电路
思考现实情况时部时钟电路频率12000MHz晶体振荡器选择30pF陶瓷电容器
36 硬件模块
361 显示模块
设计LCD1602 液晶显示屏LCD1602 属便利相普遍液晶显示屏总显示两行行十六字符外调整度挑选背景光具体连接电路详情图7:
图7LCD1602单片机连接电路图
362 键盘模块
设计键盘低电扫描电路键边连接单片机IO口外边需接检测IO出现低电时代表键便键盘扫描详细编程具体情况参考图8容:
图8键盘电路
363 继电器控制模块
单片机种弱电设备般情况工作5V者更低电压驱动电流低mA数量级假部分功率设施想通单片机控制电机明显法完成链接连接起 功率驱动变成链接 继电器驱动普遍便利重功率驱动类驱动涵盖概念第驱动继电器单片机说属功率器件外相关驱动负载促进中间继电器接触器驱动单片机余高功率负载接口
控制电路参考图9:
VCC
VCC
RELAY1
空调加湿干燥器¸
K1
RelaySPDT
1K
R30
10K
R33
Q1
NPN
D1
Diode 1N5401
1
2
3
Header 3H
图9 继电器控制电路
图三极功类似开关单片机输出高电时刻三极位导通时期继电器闭合导通反输出低电时位暂停状态继电器断开二极功维护电路避免三极者继电器出现感应电动势损害电路余部分设施
4 系统软件设计
系统程序设计般包含述部分:(1)键盘扫描部分(2)众信息筹集(3)数具体呈现(4)继电器控制负载电路
41 程序流程图
具体流程容参考图10
启动继电器控制电路调节参数
N
Y
参数否调节
参数显示
结束
开始
初始化位定义
清标志
清显示
扫描键盘
参数采集
图10程序流程图
系统监控程序属关键部分整程序结构提前确定操
作方式控制综合运作情况部分突出功时合理处理源系统部种样服务请求效理系统软件硬件间信息交换系统中机话设备设备做出相应处理系统障时候
STC89C52单片机重控制模块运作环节连接电源系统开始进入监控时期端口完结初始化缺少相关信息输入时会积极筹集温湿度传感器采集数 动调整终显示液晶显示屏
42 DHT11流程图
DHT11流程图图11示:
DHT11电
延时1S
保持高电
检测记录信号
输出低电
延时
输出低电
数输出
结束信号
图11DHT11流程图
测试时期先进行初始化温湿度传感器DHT11全部结束DHT11电电启动延时1秒然保持高电检测记录数信号接着输出低电次延时输出低电输出数单片机进步处理通LCD显示屏显示出
44 键盘扫描子程序流程图
键盘扫描子程序流程图图12:
图12键盘扫描子程序流程图
键盘扫描子程序初扫描键查否存键终明确存时候会判定什键假S1时步入设置模式时键S2S3开启进入什参数设定需根键S1频次确定S1次设定温度值假两次设定湿度值键S4时保存参数返会正常显示键S2S3作调节参数值S2目前设定参数值加假S3目前设定参数值减
5总结
文单片机温湿度测试显示设备设计基单片机传感器技术数字电子技术液晶显示器等系统介绍硬件组成设计方法
1传感器技术单片机控制系统融合起充分表现出环境温度信息筹集读取
2LCD液晶显示技术确定相关显示电路
3继电器模块动调整超温度湿度限限
4前系统具科学软硬件模块便利设计操作简单费低
单片机成高设计简单诸行业工业控制智家居等行业相普遍文指出设计具备强实性然制作设计时期旧出现众明显问题缺点需续优化改善尤节提升稳性等部分然产品具相应扩展性设施测试结果呈现外利串口RS485总线通信协议单片机传送控制机全面储存起控制机发放控制指令全面控设备温湿度采集情况筹集信息整合显示存放测量结果(包含历史信息)控制器彼间紧密联系协调合作进加强系统整体性终效果
参考文献
[1] 杨圣编PIC系列单片机原理实践[M]中国科学技术学出版社2003
[2] 立民单片机应系统设计北京航空航天学出版社[M]1990年1月
[3] 王晓君MCS51兼容单片机原理选型电子工业出版社[M]2003年11月
[4] 湿度传感器HS1101原理应[EBOL]中国电子科技信息网
[5] 胡汉单片机原理接口技术[M]清华学出版社1996
[6] 黄贤斌郑筱霞传感器原理应[M]北京高等教育出版社成电子科技学出版社20043(20091重印)
[7] 刘笃仁韩保君传感器原理应技术[M]机械工业出版社20038
[8] <美>M考夫曼AH塞电子计算手册[M]国防科技出版社
[9] 王毅单片机器件应手册[M]北京民邮电出版社1994
[10] 谢美 电子线路设计·华中科技学出版社·2011·56~88
致谢
三月份开始两月忙碌毕业设计文画句号时候文选题搜集资料写稿反复修改期间历喜悦聒噪痛苦彷徨写作文程中心情复杂篇毕业文次交作业需更加珍惜努力完成
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附录A 系统总体电路图
附录B 系统源代码
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