基于51單片機的溫濕度傳感器的設計與制作(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ................ 23 附錄二 從機電路圖 ........................................................................................................ 24 附錄三 程序代碼 ........................................................................................................... 25 第一章 引言 課題的研究背景 溫度與濕度與人們的生活息息相關。尤其是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、國防、科研等部門，必須經(jīng)常、精確的對環(huán)境溫度進行監(jiān)測和控制。此外，在制藥，造紙準及溫濕度測量，食品加工和其他行業(yè)是必要的。比較傳統(tǒng)的溫度計使用水銀制作顯示，構造簡單、價格低廉，缺憾是精確度不高 ，不宜讀數(shù)。傳統(tǒng)的干濕球溫度計的顯示方法，不僅復雜，測量精度不高。而選用單片機對溫濕度實施監(jiān)控和測量，不單單具有節(jié)制便利，單一靈活的特點，而且可以大大提高溫度控制的靈活性的優(yōu)點。用 LED 數(shù)碼管顯示溫度和濕度值，看起來更直觀。 測量溫度和濕度最重要的就是傳感器。溫度和濕度的測量過去是分離的。傳感器的成長歷經(jīng)了三個階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器、模擬集成溫度傳感器、智能集成溫度傳感器。目前，從模擬到數(shù)字溫度傳感器的模型的方向，從集成化向智能化，網(wǎng)絡化的發(fā)展。溫度傳感器也經(jīng)歷過這樣的階段走向數(shù)字化、智能化。 課題的研究內容及目標 溫度和濕度探測器是以 AT89C52 單片機為核心控制芯片，該芯片具有良好的抗干擾能力，快速響應。使用此單片機構成的溫濕度檢測儀能夠定時、無誤的監(jiān)測周圍的溫度和相對濕度。 使用高靈敏度收集濕敏電阻阻值變化，然后經(jīng)由單片機從而得到相應濕度，這就是本檢測儀的硬件部份的設計； DHT11 數(shù)字溫度傳感器對溫度的實時采集和直接控制監(jiān)測。另外，新增的語音報警裝置，讓用戶自己來設定自己需要的上下限值，只要超出便會自動報警。并用 LCD 顯示屏作為顯示設備 的硬件設計方案。軟件部分選用模塊化的方式分成幾 個個體，一個個進行程序設計，最后連接各部分一起協(xié)調工作，從而實現(xiàn)實時監(jiān)測周圍溫濕度的目的。 本文的結構組織 本文的組織結構安排如下： 第一章引言，扼要闡明本課題的研究背景、研究目的、研究意義，以及要實現(xiàn)的目標。 第二章設計的要求及目的，闡述要實現(xiàn)的功能，以及主要的參數(shù)。 第三章系統(tǒng)設計方案及論證，通過分析論證，選出最合適的設計方案，詳細的介紹總體方案。 第四章主要講述整個體系硬件的設計及實現(xiàn)，包括單片機的選擇、溫濕度傳感器的選擇以及紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、語音播報電路的設計。 第五章是軟件設計， 基于前面的硬件系統(tǒng)，設計合適的主機程序和從機程序。 第 二 章 設計要求及目的 設計目的 溫度、濕度是工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要環(huán)境參數(shù)。是否能夠及時、準確地測量很重要。如果單片機來對溫度進行控制，利用高精度的溫度，濕度控制，強濕功能，體積小，價格低，簡單靈活，很好的滿足工藝要求。 設計要求 實現(xiàn)溫度和濕度的測量； 按電源鍵進行測量； 濕度的測量范圍： 0％～ 100%RH； 溫度的測量范圍 ： 40～ +85℃； 濕度測量精度：177。 %RH； 溫度測量精度 ： 177。 ℃； 在 LCD 顯示屏 上顯示數(shù)據(jù)和結果； 超出或低于預設定的值，蜂鳴器自動報警。 第 三 章 系統(tǒng)方案設計及論證 總體方案設計 根據(jù)課題要求實現(xiàn)，該系統(tǒng)由主機系統(tǒng)和兩個部分從系統(tǒng)，以 AT89C52 單片機為核心，設計。圖 11 和 12 為主機、從機框圖： 圖 11 主機系統(tǒng)圖 圖 12 從機系統(tǒng)圖 方案比較與論證 溫濕度檢測 方案一： 使用 AM2301 數(shù)字溫濕 度傳感器。該型溫濕度傳感器，采用 直流電源供電， 它的各部分參數(shù)：濕度測量的范圍為 20％～ 90%RH； 溫度測量的范圍為 0～ +50℃； 濕度測量精度為177。 %RH；溫度測量精度為 177。 ℃。雖然它的價格比較便宜，但測溫的范圍和測濕的范圍太小，溫度的精度和濕度的精度太低，不符合設計的要求。 方案二：使用 AM2302 電容式數(shù)字溫濕度傳感器。它的各部分參數(shù)如下： 由于傳感器參數(shù)：濕度 0% ~ 100%相對濕度的測量范圍；溫度測量范圍為 40 ~ + 80℃； 濕度的測量精度為177。 %RH 溫度的測量精度 ： 177。 ℃。價格也比較適合，基本可以滿足設計要求。 方案三： 使用數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11。濕度測量范圍： 0％～ 100%RH；溫度測量范圍： 40 ~ + 85℃；濕度測量精度：177。 2%相對濕度177。 ℃溫度測量精度。該傳感器價格很便宜。溫度和濕度都達到或超過了標題的精度要求，屬于低功率傳感器。 A T 8 9 C 5 2 紅 外 通 信 液晶顯示 報警 鍵盤 A T 8 9 C 5 1 紅 外 通 信 溫 濕 度 傳 感 器 經(jīng)過比較，從系統(tǒng)技術參數(shù)要求和低功耗方面考慮，選用方案三。 主從機通信 方案一：采用 RF905SE 無線發(fā)射模塊。可以進行最遠達 1000 米的遠距離無線 通信，工作很穩(wěn)定，比較簡單，但是成本較高。 方案二：采用無線藍牙串 口模塊。該模塊的傳輸距離為 5 ~ 10 米，可串行通訊，通訊便捷，但成本高。 方案三：用自制的紅外通信電路，可以實現(xiàn)超過 5 米距離的通信，低功耗，低成本，并能滿足題目要求發(fā)揮的一部分。 通過對比，方案三的紅外通信電路的機能完全能夠符合題目的各個部分和發(fā)揮部分的設計，故選用方案三。 顯示部分 方案一：采用 LED 數(shù)碼管，其操作簡單，顯示直觀。不僅程序的設計簡易，而且對周圍的環(huán)境要求很低，方便維護。但是數(shù)碼管只可以顯示阿拉伯數(shù)字，不能顯示漢字。而且硬件設計也相當繁復。不適用于本設計。 方案二：使用 LCD 液 晶，它具有體積小、低功耗、顯示豐富等優(yōu)點。電路連接簡單，價格也便宜。 總的來說， LCD 液晶顯示更多的內容，所以本設計選用 LCD 液晶顯示程序。 第 四 章 系統(tǒng)的硬件設計與實現(xiàn) 單片機介紹 單片機主要性能 AT89C52是由 ATMEL公司生產(chǎn)的 51單片機的一個型號。它具有高性能 CMOS8位、低電壓的優(yōu)點，使用了該公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，完美兼容MCS51 指令系統(tǒng)，包括 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元， AT89C52 功能強大、試用范圍非常廣。 主要功能特性： ? 引腳完全兼容 M