温湿度检测仪毕业论文

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第1章绪论

1.1设计任务

设计一个基于单片机的测温湿度控制系统，用单片机作为主控芯片，通过温湿度传感器监控对温湿度进行实时性控制，通过设置警戒温度，利用单片机控制，当温湿度高于设定温湿度基准值时启动报警，以达到控制的目的。

设计的功能如下：

（1）实现LED数码管显示；

（2）能通过按键选择工作模式和基准值的设定。

设计技术指标如下：

（1）显示三位温度三位湿度；

（2）温度采集精度为±0.5℃,湿度采集精度为±5%。

1.2原理描述

本设计主要由电源模块、温湿度采集模块、按键模块、报警模块、单片机控制模块以及数据显示模块几部分组成。如下图1-1所示：

图1-1 系统总体结构框图

1.2.1总体方案的设计

用温温度传感器DS18B20，DHT11主要实现检测温度、湿度的检测，将温度湿度[2]信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号，再运用单片机进行数据的分析和处理，为显示和报警电路提供信号。设定模块主要为设定温湿度报警的阈值，其流程图1-1所示：

1.2.2 系统原理

温湿度采集模块使用的是DS18B20，DHT11数字温湿度传感器，它使用单总线方式，接口简单，而且无需另外校准，完全能够满足日常环境温湿度的检测要求。

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。

其余模块主要由按键、LED和蜂鸣器构成。其中按键用于用户设定温湿度阈值，LED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1-2所示：

图1-2 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，并把处理好的数据送向显示器模块，温湿度传感器主要用来采集周围的环境参数，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初始值的设定。蜂鸣器电路就是用三极管来实现的，用来判断周围的温度或者湿度是否超出设定数值，显示电路主要用来显示当前的温湿度。

1.3整体方案的论证

1.3.1温湿度检测电路

方案一：选用DS18B20温度传感器和HS1101湿度传感器。DS18B20是一线式数字温度传感器，具有独特的单线式接口方式，测量围在－55℃～125℃，－10℃～85℃，误差为0.5℃。最高精度可达0.0625℃。HS1101是电容式湿度传感器，可测相对湿度围在0%~100%RH，误差为2%RH。

方案二：选用DHT11作为温湿度检测模块。DHT11是一款数字输出的复合传感器，包含一个电阻式感湿元件和NTC式温度检测元件，可测20~90%RH湿度，误差5%RH，0~50℃，误差2℃。

由于HS1101所构成的测湿度电路对电阻的精度要求高并电路繁琐，而DHT11温度精度达不到要求，所以取两者方案优点用DS18B20测温度和DHT11测

湿度来完成本设计。

1.3.2利用单片机实现控制系统

当今，单片机的技术已经非常成熟了，它集成度高、功能强、存储量大、速度快、抗干扰性强和指令丰富等的优点，使它的应用遍及各个领域。本文设计的系统就是单片机应用于温湿度控制的一个例子，其优点如下：

（1）片存储容量越来越大；

（2）抗干扰性好，可靠性高；

（3）芯片引线齐全，容易扩展；

（4）运行速度高，控制功能强。

（5）单片机部的数据信息保存时间很长，有的芯片可以达到100年以上。

本系统是一种高精度、测控速度快、测控温度围广的应用性比较强的基于单片机的温度测控系统。由于本系统对单片机的资源要求不高，故选用了廉价的51单片机AT89S51，大大提高了本系统的性价比。

1.4本章小结

本章详细介绍了本次设计的主要任务，以及对于所要实现的容加以分析。

第2章温湿度检测仪的硬件设计

单片机是整个系统的控制中枢，它指挥外围器件协调工作，从而完成特定的功能,硬件实现上采用模块化设计，每一模块只实现一个特定功能，最后再将各个模块搭接在一起,这种设计方法可以降低系统设计的复杂性，本系统主要硬件设计包括电源模块、温湿度采集模块、按键模块、报警模块、单片机控制模块以及数据显示模块。

2.1器件的介绍

2.1.1温湿度传感器

温度传感器DS18B20

DS18B20温度传感器[3]是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，它是单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点：（1）采用单总线的接口方式与微处理器连接

仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。

（2）测量温度围宽

测量精度高DS18B20的测量围为-55℃～+ 125℃；在 -10～+85℃围,精度为±0.5℃。

（3）在使用中不需要任何外围元件

（4）持多点组网功能

多个 DS18B20 可以并联在惟一的单线上，实现多点测温。

（5）供电方式灵活

DS18B20 可以通过部寄生电路从数据线上获取电源。因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而使系统结构更趋简单，可靠性更高。

(6) 测量参数可配置

DS18B20 的测量分辨率可通过程序设定 9～12 位。

(7) 负压特性电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

(8) 掉电保护功能

DS18B20 部含有 EEPROM ，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。

DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适用围，适合于构建自己的经济的测温系统。

DS18B20外部结构如图2-1所示

图2-1 DS18B20引脚图