基于51单片机温湿度监控系统毕业设计.doc

摘摘 要要 温湿度监控是人们对居室要求的重要指标之一，也是影响人体健康的重要 因素之一为了保证对温湿度良好的监测和控制，本文采用数字式温湿度传感 器 SHTll 来设计居室温湿度监测系统，以达到简化软硬件系统设计，提高测量 精度的目的首先介绍了 SHTll 的结构特点、接口电路，以及温湿度测量系统 的软硬件设计方案，最后基于 AT89C51 单片机和光电耦合器设计了电路简洁、 大大节省 I/O 口资源的居室温湿度监控系统，保证了由 AT89C51 单片机输出的 弱电来控制外围的强电电路，本设计不仅仅只是在原理上可行，而且在实际运 用中也了能实现对人们居室温湿度的精确测量与控制，该电路简单且工作稳定， 集成度高，操作方便、灵活，对满足人们居室环境的要求具有一定的实用价值 和意义 关键字关键字：AT89C51 单片机，SHT11，光电耦合器 Abstract The temperature and humidity control to the requirements of the bedroom is people important indexes, and also one of the important factors affect human health of one. In order to guarantee to the temperature and humidity good monitoring and control, this paper using digital temperature and humidity sensors to design SHTll bedroom temperature and humidity monitoring system, in order to achieve the simplified the hardware and software system design, improve the accuracy of measurement purposes. First introduced the structure characteristics of the SHTll, interface circuit, and the temperature and humidity measurement system hardware and software design scheme, then based on AT89C51 single-chip microcomputer and photoelectric coupling control circuit design the simple circuit, save the I/O mouth of temperature and humidity control system resources bedroom, ensure the electricity output by AT89C51 single-chip microcomputer to control in the outer reaches of the high voltage circuit, this design is not just in principle on feasible, but also in the practical application of the bedroom can realize to people the precise measurement of the temperature and humidity and control, the circuit is simple and stable operation, high level of integration, convenient operation, flexible, to meet the requirements of the people bedroom environment has certain practical value and meaning. Keywords：：AT98C51,SHT11, ,Photoelectric coupled circuit 目 录 摘 要I ABSTRACTII 1 绪言 1.1 课题背景3 1.2 课题的研究和意义3 1.3 国内外概况3 1.4 课题的主要研究工作5 2 系统设计方案的研究 2.1 系统设计方案6 2.2 系统设计方案得比较6 2.3 系统实现的原理7 3 硬件的设计 3.1 89C51 芯片 8 3.2 SHT11 传感器 .8 3.3 LCD LM016L 显示模块10 3.4 报警模块11 4 软件系统与实现 4.1 软件子系统设计12 4.2 PROTEUS简介.18 4.3 C 语言介绍 18 4.4 KEIL 软件介绍.19 4.5 仿真结果.19 4.5.1 温度超出上线和低于下限时控制电路工作.19 4.5.2 温度超出上线和低于下限时控制电路工作.20 4.5.3温湿度不在预设范围事报警器工作.20 5 总结与展望.22 5.1 总结.22 5.1.1 硬件方面22 5.1.2软件方面.22 5.2 展望.22 5.2.1 系统硬件22 5.2.2系统软件.23 致 谢24 参考文献.25 附录27 1 绪言绪言 1.1 课题背景课题背景 改革开放以来，人们对生活质量要求显著提高，对自己居室的环境要求也 越来越高，这对以从事居室装修工人来说是一个机遇，同时也是一个挑战，而 基于单片机的温湿度控制系统对解决这个问题有着非常重大的意义。

以前单纯地依靠空调、室内温度加热器等设备对居室温湿度进行调节，既 不节能效率也不高，这就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对各个时 期的温度及湿度等进行实时的监控温湿度控制对于单片机的应用具有一定的 实际意义，它代表了一类自动控制的方法，而且其应用十分广泛 1.2 课题的研究和意义课题的研究和意义 8051 单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电 一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实例也很多 使用 8051 单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且 8051 单片机易于学习、 掌握，性价比高 使用 8051 型单片机设计温湿度控制系统，可以及时、精确的反映室内的温 度以及湿度的变化完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度等多种控制方 式，在湿度控制方面也是如此将此系统应用到人们居住的住房提供了更加适 宜的环境 1.3 国内外概况国内外概况 从 17 世纪初伽利略发明温度计，把玻璃管倒过来，把液体放在管内，把玻 璃管封闭进行测量温度在 1659 年法国人布利奥把玻璃泡的体积缩小，并把测 温物质改为水银，这样的温度计已具备了现在温度计的雏形。

以后荷兰人华伦 海特在 1709 年利用酒精，在 1714 年又利用水银作为测量物质，制造了更精确 的温度计瑞典人摄尔修斯于 1742 年改进了华伦海特温度计的刻度，他把水的 沸点定为 100 度，把水的冰点定为 0 度而真正把温度变成电信号的传感器是 1821 年由德国物理学家赛贝发明的，这就是后来的热电偶传感器五十年以后， 另一位德国人西门子发明了铂电阻温度计在半导体技术的支持下，20 世纪相 继开发了半导体热电偶传感器、PN 结温度传感器和集成温度传感器与之相应， 根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微 波传感器从此电子温度计随着传感器的发展越来越成熟 智能温度传感器(亦称数字温度传感器）在 20 世纪 90 年代中期问世它是 微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE_）的结晶目前，国际上已开 发出多种智能温度传感器系列产品智能温度传感器内部包含温度传感器、 A/D 传感器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路有的产品还带多 路选择器、中央控制器（CPU） 、随机存取存储器（RAM）和只读存储器 （ROM） 智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微 控制器（MCU） ，并且可通过软件来实现测试功能，温度计也越来越智能化。

而湿度计好像是里安纳度----一个在 15 世纪在意大利里出生的人---是第一 个想出这一个仪器量度出空气中的水蒸气含量的人开始探索的他将一干燥的 棉花放在一个天砰的一侧上然后他安置一个正是与棉花相同的重量的对象在 天砰的另一侧当干燥的棉花从空气吸收水蒸汽，它变得更重并且这个天砰的 这侧开始降落在两重量之间的不同是湿度的度量标准现在科学家使用一台 称为“psychrometer”的仪器测量相对湿度 “psychrometer”由两个绑在一起的 温度计造成一个温度计的泡被用清水浸过的材料包着开始量度相对湿度时， 要把 psychrometer 旅转直至被包着的温度计维持一个稳定的温度，而这温度一 定比干的那个温度计低实际的空气温度被干燥的那个温度计量度在两温度 之间的不同被叫为“wet-bulbdepression”是来自物质的水的蒸发的结果科学 家记录低干的温度计的温度和“wet-bulbdepression” ，然后制成一个图表,来计算 相对湿度这个也是干湿球湿度计的工作原理跟电子温度计一样湿度计随着 湿度传感器的发展趋于成熟现在常用的温度传感器 AD590，DS18B20 湿度传 感器 HMxx 系列，HS1xx 系列，随着温湿度计的发展温室监控系统也越来越成 熟，更好的为人们服务。

近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步湿敏传感器正从 简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一 代湿度/温度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平 目前，国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为 Honeywell 公司（HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610 型） ，Humirel 公司 （HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223 型） ，Sensiron 公司 （SHT11、SHT15 型） 但是，在湿度测试领域大部分湿敏元件性能还只能使用在通常温度环境下 在需要特殊环境下测湿的应用场合大部分国内包括许多国外湿度传感器都会”皱 起眉头”！例如在上面提到纺织印染行业，食品行业，耐高温材料行业等，都需 要在高温情况下测量湿度一般情况下，印染行业在纱锭烘干中，温度能达到 120 摄氏度或更高温度；在食品行业中，食物的烘烤温度能达到 80-200 摄氏度 左右；耐高温材料，如陶瓷过滤器的烘干等能达到 200 摄氏度以上在这些情 况下，普通的湿度传感器是很难测量的 1.4 课题的主要研究工作课题的主要研究工作 一、基本工作： (1)人性化的设计。

界限温度值及湿度值能够由用户根据不同的各种需求设 定 (2)能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值 (3)通过采集温度及湿度值，准确的判断标准值与当前值之间的差异，及时 的启动报警装置（包括警报灯的提示功能以及提示音等）进行报警，并采取相 应的方案 (4)能够根据在不同时间段内对温湿度的不同要求，用户可随机更改温度及 湿度值，以满足用户不同的需求 二、参数设定： (1)温度检测范围：11℃~32℃ (2)适度检测范围：40％RH~100％RH (3)湿度测量精度：±3.0%RH (4)温度测量精度：±0.4℃ (5)显示方式：LCD LM016L 显示 2 系统设计方案的研究系统设计方案的研究 2.1 系统设计方案系统设计方案 利用单片机最小系统，外接显示电路，数据采集电路以及控制电路实现对 设计的要求的满足，对数据采集电路的选择没有选择热敏电阻和湿敏电阻是因 为 sht11 传感器既简单，又有较为合适的工作。