温湿度检测设计

课程设计

题目温、湿度测量系统的研究学院(部) 工业制造学院

专业测控技术及仪器

学生姓名车健

学号 201010114208 年级 2010 指导教师莫莉职称讲师

2013 年 12 月 30 日

I

摘要

本次课程设计是以51单片机为核心，利用51单片机控制传感器芯片将采集到的温度和湿度信号转换成数字信号并进行采集，用LCD16020进行显示温度湿度的大小；同时单片机做出判断如果温度过高或者过低LED发光二极管和蜂鸣器发出警报。本次实习利用C言编程，本次设计Protues、Keil软件进行仿真和编程。通过本次课程设计我做到了进一步加深巩固理解单片机的工作原理和操作编程以及连接方法。

关键字: 单片机；温湿度传感器；C语言程序；仿真

II

目录

摘要 ..................................................................................................................................................... II 一绪论 .. (1)

1 研究背景： (1)

2 国内外现状及主要应用 (1)

二课程设计的方案设计及论证 (2)

1 设计要求 (2)

2 课程设计方案 (2)

3 论证 (2)

三统的硬件结构设计 (3)

硬件连接口设计 (3)

芯片介绍 (3)

四系统程序设计 (10)

程序流程图 (10)

程序 (11)

五仿真 (20)

六心得体会 (22)

参考文献 (23)

III

一绪论

1 研究背景：

随着工业的发展，需要对温湿度进行控制的场合越来越多。例如：仓库系统、电力系统、档案资料库、烟草、食品加工等待，温湿度的高低对其影响很大，如仓库中的温湿度过高会使食物变质；档案资料库房中的温度忽高忽低，纸张纤维热胀冷缩，使强度降低，湿度过大会使霉菌害虫滋长，以致造成资料变质。由于温湿度的控制不当导致的经济损失将让我们无法估计，为避免收到温湿度的影响，需要安装温湿度控制系统减少因温度和湿度的变化给我们带来的经济损失。温湿度是基本的环境参数，人们生活与其息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温湿度，在农业生产中也离不开温湿度的测量。因此研究温湿度的测量有着重要的意义。

2 国内外现状及主要应用

国外对温湿度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温湿度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。

我国对于温湿度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温湿度测控技术的基础上，才掌握了温湿度室内微机控术，该技术仅限于对温湿度的单项环境因子的控制。我国温湿度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温湿度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。

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二课程设计的方案设计及论证

1 设计要求

基于单片机设计温湿度测量系统，对某些有特殊要求的温度和湿度场合实现长期、稳定、实时和自动的监测。测量到的温湿度由LCD显示，如果温湿度过高或过低，则报警电路会自动报警。本系统的湿度测量范围为0～100%RH，湿度测量精度为±3.0%RH，温度测量范围为-40～+120℃。

2 课程设计方案

本系统采用AT89C52单片机作为控制芯片，LCD1602作为显示模块，利用LED等作为指示器，报警装置是蜂鸣器，当温度过高或者过低蜂鸣器发出警报，直到温度降低至设定值一下。而温湿度传感器采用SHT75作为传感器芯片。

3 论证

使用AT89C51单片机设计温湿度检测系统，可以及时精确的反应室内的温度以及湿度的变化。完成诸如温度湿度过高或者过低的报警以便我们更好的控制、实时检测温度的变化、湿度的变化，将测系统应用到温室当中无疑为植被的生长提供了更加适宜的环境、该系统电路简单、工作温度、集成度高、调试方便、测试精度高、功能强、体积小、价格低、简单灵活等优点，能很好的满足工农业工艺要求。

SHT75既可以检测温度还可以检测湿度精度满足要求而且可靠性高。LED灯价格便宜发光强度大。LCD1602显示字节数、多两排显示方便调节。

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三统的硬件结构设计

图3-1 硬件电路图

硬件连接口设计

单片机P0口作为LCD1602的数据传输口，P2.0、P2.1、P2.2作为控制端；P1.1口作为SHT75的SCK传送口、P1.2作为SH75的DATA连接口外接上拉电阻；P2.5作为警报器的连接口；P2.6和P2.7作为LED灯的连接口

芯片介绍

AT89C51

AT89C51是ATMEL 公司推出的8位微处理器，硬件1287M数据存储器，4个可编程I/O口、一个全双工异步串行口、2个可编程16位定时器、一个看门口定时器，中断系统拥有5个中断源、26个特殊功能寄存器。由6MHz的晶振，两个30pF电容，以

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及一个复位电路共同构成单片机的最小系统。

P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。此时，P0口内部上拉电阻有效。在Flash ROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。

P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（）。

此外，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体参见下表：

表2-1 P1.0和P1.1引脚复用功能

P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O 端口。P2的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。P2作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（）。

在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX @DPTR”指令）时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX @R1”指令）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中的P2寄存器的内容），在

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