基于单片机的温湿度监控报警器设计毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的温湿度监控报警器设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

计 本设计由于经济等条件限制，没能单独设计制作直流 5V 电源，暂用 USB 供电或者使用三节 5 号干电池代替，在实际应用场合中，需加入此部分，可直接购买 市电 220V 转 直流 5V开关电源，以保证系统长时间工作。 DHT11 传感器模块设计 DHT11 传感器 DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。 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。 2020 毕业设计论文 因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点。 每个 DHT11 传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。 校准系数以程序的形式储存在 OTP 内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。 单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。 超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达 20 米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。 产品为 4 针单排引脚封装。 连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。 DHT11 传感器引脚图如下 所示： 1Pin2Pin3Pin4PinD H T 1 1 图 DHT11 传感器引脚图 1. 引脚介绍： Pin1： (VCC)，电源引脚，供电电压为 3~。 Pin2：（ DATA），串行数据，单总线。 Pin3： （ NC），空脚，请悬浮。 Pin4： （ VDD），接地端，电源负极。 2. 接口说明： 由传感器资料知连接线长度短于 20 米时用 5K 上拉电阻 ， 大于 20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻。 考虑本设计实际 应用情况故使用 5K 上拉电阻。 单 片 机D H T 1 1传 感 器5 KV C C V C CD A T A1 P i n2 P i n3 P i n4 P i nG N D 图 DHT11 典型应用电路 3. 数据帧的描述： 2020 毕业设计论文 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 ， 具体格式在下面说明 ， 当前小数部分用于以后扩展 ,现读出为零。 操作流程如下 ： 一次完整的数据传输为 40bit， 高位先出。 数据格式 ： 8bit 湿度整数数据 +8bit 湿度小数数据。 +8bit 温度整数数据 +8bit 温度小数数据。 数据传送正确时校验和数据 等于 “ 8bit 湿度整数数据 +8bit 湿度小数数据 +8bi 温度整数数据 +8bit 温度小数数据 ” 所得结果的末 8 位。 4. 电气特性： VDD=5V， T =25℃ ，除非特殊标注。 表 DHT11 的电气特性 参数 条件 Min typ max 单位 供电 DC 3 5 V 供电电流 测量 mA 平均 1 mA 待机 100 150 uA 采样周期 秒 1 次 注 :采样周期间隔不得低于 1 秒钟。 DHT11 传感器模块电路设计 DHT11 传感器连接单片机相对比较简单。 单片机的 口用来发收串行数据，即数据口。 连接传感器的 Pin2（单总线，串行数据）。 由于测量范围电路小于 20 米，加一个 5K 的上拉电阻，因此在传感器的Pin2 口与电源之间连接一个 5K 电阻。 而传感器的电源端口 Pin1 和 Pin4分别接单片机的 VDD 和 GND 端。 传感器的第三脚悬浮放置。 DHT11 传感器原件的电路原理图如下 所示： +5VDATAGNDR2 5K1234JP2 2020 毕业设计论文 图 DHT11 电路原理图 1602 液晶显示模块设计 1602 液晶显示屏 1602 液晶 是一种工业字符型液晶，能够同时 显示 16x02 即 32 个字符。 （ 16 列 2 行）。 在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。 液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。 本设计使用 LCD1602 液晶显示器。 它有以下几个优点： 1. 显示质量高：由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像数码显示器那样需要不断刷新亮点。 因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。 2. 数字式接口：液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠 ，操作更加方便。 3. 体积小、重量轻：液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。 4. 功耗低：液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动 IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。 1602 液晶显示屏 参数 1. 1602 的基本参数及引脚功能 ： （ 1） 1602LCD 主要技术参数： 显示容量 ： 162 个字符。 芯片工作电压 ： —。 工作电流 ： ()。 模块最佳工作电压 ：。 字符尺寸 ： (WH)mm。 （ 2） 引脚功能说明 ： 2020 毕业设计论文 1602LCD 采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表 所示 ： 表 引脚接口说明表 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 数据 2 VDD 电源正极 10 D3 数据 3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据 4 RS 数据 /命令选择 12 D5 数据 5 R/W 读 /写选择 13 D6 数据 6 E 使能信号 14 D7 数据 7 D0 数据 15 BLA 背光源正极 8 D1 数据 16 BLK 背光源负极 第 1 脚： VSS 为地电源。 第 2 脚： VDD 接 5V正电源。 第 3 脚： VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生 “ 鬼影 ” ，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚： RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚： R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS 和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电 平时可以写入数据。 第 6 脚： E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7～ 14 脚： D0～ D7 为 8 位双向数据线。 第 15 脚：背光源正极。 第 16 脚：背光源负极。 2. 1602 的 RAM 地址映射及标准字库表 液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。 要显示字符 2020 毕业设计论文 时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图 是1602 的内部显示地址。 L C D1 6 字 * 2 行0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 A 0 B 0 C 0 D 0 E 0 F 1 0 2 7„4 0 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 8 4 9 4 A 4 B 4 C 4 D 4 E 4 F 5 0 6 7„ 图 1602LCD 内部显示地址 1602 液晶显示模块电路设计 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示。 液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、 PDA 移动通信工具等众多领域。 其中 Vo 脚，即第三引脚加了一个 10K 的滑动变阻器，该变阻器的目的是调节液晶的显示对比度，通过调节滑阻改变 Vo 的电压值，从而使液晶显示在最清晰的状态。 2020 毕业设计论文 1122334455667788991010111112121313141415151616JP3液晶屏接口P27P26P25P00P01P02P03P04P05P06P07R9 1K R10 10KGND+5V123456781615141312111095KR4P00P01P02P03P04P05P06P07P25P26P27 图 1602 显示模块原理图 阈值设置模块设计 从 图 可以看到。 从上到下依次设为 K K K K7 四个按键，其连接单片机引脚分别是 、 、 、 四个引脚。 根据该模块使得阈值设置分为两个模块，分别是湿度最高值设置模式、温度最高值设置模式。 例如湿度最高值设置，按一次 K6 湿度最高值加一，按一次 K7 湿度最高值减一， 1602 液晶显示将实时显示出设置值。 其他值设置类似。 按键阈值设置模块部分，设置非常人性化，而不用每次设置阈值都到程序里边去设置后再烧制进单片机，实现了自动化。 2020 毕业设计论文 K2TH+K5THK7HHK6HH+R33 1kR34 1kR35 1kR36 1k+5VGND温度湿度设置P33P34P35P12 图 阈值设置模块原理图 报警模块设计 蜂鸣器报警模块设计 fengmingqiR17 1k Q1S9012P20VCC 图 蜂鸣器报警模块原理图 系统在设计时候采用的是有源蜂鸣器，只要给蜂鸣器一定的电流 2020 毕业设计论文 值，蜂鸣器就可以按照一定的频率发声，但是单片机引脚的驱动电流比较小，不足以驱动蜂鸣器工作，因此采用了一个 PNP 的三极管 S9012来驱动。 当单片机 输出一个低电平时，蜂鸣器响，实现报警。 发光二极管报警模块设计 此部分利用发光二极管的点亮来实现报警，当单片机 、 引脚输出一个低电平时发光二极管亮，实现报警。 +5VR71kR81kL2潮湿L3超温报警显示P15P16 图 发光二极管报警模块原理图 24C02 数据存储模块 24C02 数据存储器 2IC总线是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。 存储器 24C02 系列等都是使用 2IC协议进行数据的操作。 主要在存储一些掉电后还要保存数据的场合。 2IC总线特点： 1. 要求两条总线线路：一条串行数据线 SDA，一条串行时钟线 SCL。 2. 每个连接到总线的器件都可 以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机 、 从机关系软件设定地址，主机可以作为主机发送器或主机接收器。 3. 串行的 8 位双向数据传输位速率在标准模式下可达 100kbit/s， 2020 毕业设计论文 快速模式下可达 400kbit/s，高速模式下可达。 24C02 数据存储器模块电路设计 本设计为实现温湿度 阈值 的连续性。 考虑了温湿度阈值的存储，在掉电后，下一次使用时能回到原来设定的阈值。 24C02 的时钟线 SCL与单片机的 相连，数据线 SDA 与单片机的 相连。 其电气原理图如图 所示。 R1610k+5VA01A12A23Vss4Vcc8WP7SCL6SDA5U524C02R1510kGND2402_SCL2402_SDAEEPROM 存储器电路 图 24C02 数据存储模块原理图 2020 毕业设计论文 系统总体电气原理图 RST9RXD/10INT0/12INT1/13T0/14T1/15EA/VPP31XTAL119GND203938373635343332123456782122232425262728ALE/PROG30TXD/11WR/16RD/17PSEN29XTAL218VCC40U0STC89C52Y1C220pFC320pFR310KC11110uFC522uF。