基于单片机的温湿度控制系统

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基于单片机的温湿度控制系统

一、研究背景

温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注。而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。

随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。传统的温湿度检测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。而问世监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题，这是由于它的智能化设计所决定的。故本次设计对于类似项目还具有普遍意义。

二、国内外研究现状

（1）温度传感器

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转换器、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。

（2）湿度传感器

湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。湿度传感器主要分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片上涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附在感湿材料上后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了较大的发展。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。国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度，需要在这方面作深入的了解。现在国内市场上出现了不少国内外湿度传感器产品，电容式湿敏元件较为多见，感湿材料种类主要为高分子聚合物，氯化锂和金属氧化物。

三、研究方案

首先明了了设计思路以后，着手硬件电路设计。采用学校统一发放的STC89C52单片机学习板做为课题设计的主控模块。实现围绕着单片机的各个元器件正常工作并且实现所要的功能。温湿度传感器不在使用分开使用。而是采用DHT11数字温湿度一体传感器进型温湿度的测量。一方面在简化了设计流程的同时增加的系统的稳定性；另一方面为降低了设计的成本消耗。借鉴前人经验，传感器使用方法，用字符液晶显示可实现系统设计。主要内容有：

⑴学习强化单片机知识

⑵掌握智能温湿度检测系统，提出硬件电路设计方案

⑶画出原理图

⑷编写单片机控制软件

⑸完成系统整体功能调试

设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。其硬件电路主要由电源电路、主控制器和显示电路等构成。其中单片机是核心部分负责对温度信号进行接收、检验并传输处理。

四、预期结果

1.人性化的设计。界限温度值及湿度值能够由用户根据用户需求实现控制并且通过显示器显示。

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，来改变温湿度至所需状态

4.能够一改以前靠人力控制温湿度的状况、彻底的做到温湿度检测和控制的智能化。从而大大提高系统的方便性以及稳定性。

摘要

温湿度控制已成为当今社会研究的热门项目。是工农业生产过程中必须考虑的因素。作为最常见的被控参数。温度和湿度已经不再是相互独立的物理量，而应在系统中综合考虑。广泛应用于实验室、大棚、花圃、粮仓乃至土壤等各个领域。而传统的温湿度控制则利用湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材。通过人工进行检测。对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、降温、去湿等操作。这种人工测试方法费时费力，效率低。切随机性较大。误差大。因此就需要一种造价低廉、使用方便且计算精确的温湿度控制仪器。利用单片机对温、湿度控制，具有控温、湿精度高、功能强、体积小、价格低，简单灵活等优点，很好的满足了工艺要求。

本文通过使用STC89C52单片机、DHT11传感器模块、1602液晶显示屏模块。简单明了的实现的可提要求。DHT11数字温湿度传感器把采集到的温湿度数据传给单片机。经过单片机的处理。准确的显示到液晶屏上。并对温湿度设置上下限。

关键词：单片机DHT11传感器1602液晶显示屏STC89C52

系统总体方案设计

功能要求

1、通过数字温湿度传感器DHT11采集温湿度数据，即时传输给单片机；

2、单片机将收到的信号进行分析和处理，将采集到时温湿度实时数据送给1602液晶显示屏；

3、通过1602LCD液晶屏完成温湿度的数据显示；

4、给定温度湿度上下限数值，设置不同的温湿度.

设计思路

电路总体上分为温湿度采集部分、中央处理器、显示模块以及报警模块部分。以STC89C52单片机最小系统作为核心控制电路，控制DHT11传感器采集的温湿度的转换，控制1602液晶屏的显示，。具体显示内容及方式由软件来完成。采集温湿度方面由DHT11传感器来完成，它是一个数字温湿度传感器、内置模数转换，可以直接与单片机相连接。而1602液晶屏是插针式，也可以直接与单片机相连接。因此不需要手动焊接等复杂的过程。具体步骤是：按照原理图将传感器、1602液晶显示屏分别接入单片机。通过DHT11传感器采集当前的温湿度值、再经单片机，将处理后的数据传送到液晶屏上显示出来。。设置温度的上下限值。

传感器选择方案

方案一：选用DS18B20温度传感器作为温度检测模块。DS18B20是一线式数字温度传感器。具有独特的单线式接口方式。测量范围在—55℃~125℃，—10℃~85℃，误差范围在-\+℃。最高精度可达℃。

HS1101是电容式湿度传感器。可测量相对湿度范围在0%~100%RH。误差为-\+2%RH。

方案二：选用DHT11作为设计的温湿度检测模块。DHT11是一款集成型的数字温湿度一体传感器。

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与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC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。测量范围20%~90%RH，0℃~50℃。测温精度为-\+2℃，测湿精度为-\+5%RH。完全符合本次毕业设计的要求。