基于51单片机的电脑环境监测系统资料

摘要

21世纪是信息化时代，电子产品如雨后春笋般迅猛发展，电子测量设备也逐渐丰富起来。模拟产品逐渐被数字化产品取代，并且使用变得越来越方便。虽然现今市面上有很多环境测试仪，但针对人们经常使用的电脑的环境检测仪却很少，因此设计出一个简单实用的环境测试仪是很有意义的。

本环境测试仪由温湿度传感器电路，LCD动态显示电路，复位电路及处理器单片机组成，基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器采用单总线数据格式，设计了以8051基本系统为核心的一套检测系统，系统由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。

（一）信号采集DHT11模块电路组成；

（二）信号分析单片机8051基本系统组成；

（三）信号处理由串行口LCD显示、蜂鸣器报警电路。

通过硬件的连接接、静态和动态调试和程序的编写和修改以及电路仿真，作品最终很好地实现了实验任务和要求。

关键词：单片机8051；DHT11模块； 1602显示；电路程序proteus仿真

目录

1.课题的任务与要求

1.1 任务 (3)

1.2 任务目标 (3)

1.3 课题要求 (3)

2.系统概述

2.1 方案的比较和论证 (3)

2.1.1 传感器的选择 (4)

2.1.2 显示模块的选择 (5)

3. 系统的总体设计

3.1.1 温湿度传感器 (7)

3.1.2 数据读取 (8)

3.2.1 单片机MCS-51 (10)

3.3 显示设计 (14)

4. 程序及设计..................................................................................................... .15

5. 参考文献 (17)

第一部分课题的任务和要求

1.1任务:

设计出一个简单实用的电脑的环境检测仪。

1.2任务目标

1、巩固所学的知识，学会通过各种途径查找资料；

2、理论知识联系实际，解决实际问题；

3、通过实物制作，掌握相关芯片的功能，锻炼动手能力及分析思考能力。

4、进行电路仿真，熟悉并掌握proteus软件的使用

1.3课题要求

本设计利用MCS-51系列单片机，配合传感器，设计出一款人性化环境测试仪，可以检测周围环境的温度、湿度，通过LCD以简单直观的方式显示出来。

温度、湿度或同时显示每大约两秒刷新一次，测量的误差不超过2%。

第二部分系统概述

2.1方案的比较和论证

当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号懂得输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。

传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。

工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。

2. 1.1传感器的选择

方案一：采用PT100的铂热电阻

它的工作原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。但他们之间的关系并不是简单的正比的关系，而更应该趋近于一条抛物线。

铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200～650℃，百度电阻比W（100）=1.3850时，R0为100Ω和10Ω，其允许的测量误差A 级为±（0.15℃+0.002 |t|），B级为±（0.3℃+0.005 |t|）。

方案二：采用DS18B20

测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10～+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为±2°C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，新的产品支持3V～5.5V 的电压范围，DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±0.5°C。

由于DS18B20采用的是1－Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问方案三：采用DHT11模块

DHT11的供电电压为 3－5.5V。传感器上电后，要等待1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。

测量温度范围为0°C～+50°C，精度为±2°C

湿度测试范围20-90%RH，精度为±5%RH。DATA 用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整

数部分

注意事项：(1)避免结露情况下使用。

(2)长期保存条件：温度10－40℃，湿度60％以下。

结合方案一、方案二、方案三，方案一价格较高，方案二虽然测温范围较大精度高，但是需要选取其他测湿度模块，这样会增大测温系统的体积，方案三集合了测温测湿于一体，减小了系统的体积，而且测温范围和测试范围符合要求，我们系统的精度要求并不高，所以DHT11的温度湿度误差对我们的系统没有太大的影响，所以，经过多番筛选，我选择了方案三。

2. 1.2显示模块的选择

方案一：LCD1602模块

工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行），1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。价格低，大约6块钱，在编程使用方面，就是写指令、写地址、写数据方案二：12864模块

12864液晶是一种统称，只说明类屏的一个特征，就是128*64个点构成。对于液晶屏的特性则没有说明。该点阵的屏显成本相对较低，适用于各类仪器，小型设备的显示领域。能显示8*4个汉字，因型号不同，有的带汉字库，有的不带，能显示图像效果，最少40块钱一块，在编程使用方面，就是写指令、写地址、写数据方案三：数码管显示

数码管也称LED数码管，不同行业人士对数码管的称呼不一样，其实都是同样的产品。按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时