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1、引言在日常生活中，温湿度监控系统应用很广泛，例如：机房、档案馆、材料加工场等场所，都必须严格控制环境的温度和相对湿度，使其保持在一定的范围。使用DHT11和18B20可以灵活的检测环境的温湿度，由用户设定一定的阈值，实时监测显示，并且可以根据用户要求设定报警装置，当温湿度超过一定的范围时，立即报警。基于此，我设计了一款用51单片机控制的温湿度监控系统，操作简单，使用方便。1 设计方案1.1 温湿度监控系统满足的基本要求：1） 温度检测范围0-100度，相对湿度20%-90%；2） 可以根据实际用途设定温湿度报警值；3） 监测数据可以通过模块显示；1.2 系统功能原理图根据设计要求确定了系统的总
2、体方案，整个方案由单片机、湿度传感器、温度传感器、显示模块、报警器等五部分组成。系统功能原理图如图1所示。湿度传感器温度传感器 单片机LCD显示蜂鸣器 图1 系统功能原理图 2 硬件设计2.1电路原理图单片机是整个系统的控制中枢1 郑争兵，基于单片机与AD509的温度测量报警系统J,国外电子测量技术，2009,27（1）2 汪英,基于微机测控网络的温湿度及火盗警D,长沙：湖南大学，2007：1，它指挥外围器件协调工作，从而完成特定功能。硬件实现上采用模块化设计，每个模块只实现一个功能，最好将各个模块连接在一起。这种设计比较简单的就可以实现，电路原理图如图2所示:图2 电路原理图2.1.1 电路
3、原理图介绍本系统主要硬件有电源电路、温湿度传感器、蜂鸣器、晶振电路、复位电路、LCD显示电路。控制电路的核心器件是由美国Atmel公司生产的AT89S51单片机，属于MCS-51系列，AT89S51是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FLASH存储器；片上Flash允许程序存储器在线编程。这些优点使得AT89S51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，借个低廉，性能可靠，抗干扰强，因此广泛应用在工业控制和嵌入式中。系统的蜂鸣器电路、晶振电路、复位电路如图3、图4 、图5所示： 图3 蜂鸣器电路 图4 晶振电路 图5 复位电路2.1.2 蜂鸣器电路部分
4、说明蜂鸣器额定电流小于30mA,其中使用三极管驱动工作，为了减少功耗本实验采用9012晶体管。2.1.3 晶振电路部分说明晶振电路采用11.095MHz的无源晶振，微调电容大小取30PF。2.1.4 1602模块电路说明显示模块选用1602字符型液晶模块，是目前应用比较广泛的液晶屏之一，电路如图6所示。 图6 1602液晶显示电路 2.2 湿度传感器电路部分说明2.2.1 湿度传感器DHT11介绍DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准熟悉信号输出的温湿度复合传感器，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N
5、TC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传感器都在即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。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，信号传输距离可达20米以上，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。DHT11应用电路 如图7：2.2.2 技术参数说明供电电压： 3.35.5V DC 输 出： 单总线数字信号 测量范围： 湿度20-90%RH， 温度050 测量精
6、度： 湿度+-5%RH， 温度+-2 分 辨 率： 湿度1%RH， 温度1 互 换 性： 可完全互换 ， 长期稳定性： 1%RH/年 图7 DHT11应用电路2.3 18B20数字温度传感器2.3.1 18B20介绍DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭
7、小空间设备数字测温和控制领域。 如图8：2.3.218B20 技术性能描述 、 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。 、测温范围 55+125，固有测温分辨率0.5。 、支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。 、工作电源: 35V/DC 、在使用中不需要任何外围元件 、 测量结果以912位数字量方式串行传送图8 18B20封装1 软件设计3.1软件设置实现的功能系统单片机代码采用C语言编写，以Kei uVi
8、sion为开发环境。系统软件实现的功能:1) 通过LCD显示温湿度值；2) 比较检测到的温湿度值和报警值，发现超限蜂鸣器立即报警；3.2 软件流程图根据这些功能，系统软件流程图如图8所示：1602初始化延时读取温湿度值读取成功1602显示数据是否超限报警，发出信号延时 图 9 系统软件流程图4 实验板测试：通过测试实验板，已基本达到预定目的，测评如下：1）预先设置温度阈值是25度，湿度阈值是70,；2）温度测试：通电后，温度显示室内值，用手捂住18B20，使显示器达到25，此时蜂鸣器立即报警；3)湿度测试：紧接着温度测试，用嘴吹气增加DHT11的湿度，使其达到阈值70，蜂鸣器立即报警；通过测试，实验板基本完成预定的目标。结论通过这次课程设计对温湿度检测系统有了更深刻的理解，学习了很多，对在实验板在制作过程中出现的各种问题的解答提高了自己的思考能力和动力能力，对以后的日常生活和工作都受益匪浅。谢 辞在何宁老师的指导下，我完成了这次课程设计，这次实践使我受益匪浅，学会了不少理论知识，也基本完成实现自己的设计目标，但是也从中得到了锻炼，相信在以后的继续学习后，自己的能力会不断提高。学习是一个长期的过程，我会不断积累各方面的知识。 最后感谢何老师的帮助和支持！参考文献
