基于51单片机的温湿度传感器的设计与制作

基于51单片机的温湿度传感器的设计与制作内容摘要：

................ 23 附录二 从机电路图 ........................................................................................................ 24 附录三 程序代码 ........................................................................................................... 25 第一章 引言 课题的研究背景 温度与湿度与人们的生活息息相关。 尤其是在工农业生产、气象、国防、科研等部门，必须经常、精确的对环境温度进行监测和控制。 此外，在制药，造纸准及温湿度测量，食品加工和其他行业是必要的。 比较传统的温度计使用水银制作显示，构造简单、价格低廉，缺憾是精确度不高 ，不宜读数。 传统的干湿球温度计的显示方法，不仅复杂，测量精度不高。 而选用单片机对温湿度实施监控和测量，不单单具有节制便利，单一灵活的特点，而且可以大大提高温度控制的灵活性的优点。 用 LED 数码管显示温度和湿度值，看起来更直观。 测量温度和湿度最重要的就是传感器。 温度和湿度的测量过去是分离的。 传感器的成长历经了三个阶段：传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能集成温度传感器。 目前，从模拟到数字温度传感器的模型的方向，从集成化向智能化，网络化的发展。 温度传感器也经历过这样的阶段走向数字化、智能化。 课题的研究内容及目标 温度和湿度探测器是以 AT89C52 单片机为核心控制芯片，该芯片具有良好的抗干扰能力，快速响应。 使用此单片机构成的温湿度检测仪能够定时、无误的监测周围的温度和相对湿度。 使用高灵敏度收集湿敏电阻阻值变化，然后经由单片机从而得到相应湿度，这就是本检测仪的硬件部份的设计； DHT11 数字温度传感器对温度的实时采集和直接控制监测。 另外，新增的语音报警装置，让用户自己来设定自己需要的上下限值，只要超出便会自动报警。 并用 LCD 显示屏作为显示设备 的硬件设计方案。 软件部分选用模块化的方式分成几 个个体，一个个进行程序设计，最后连接各部分一起协调工作，从而实现实时监测周围温湿度的目的。 本文的结构组织 本文的组织结构安排如下： 第一章引言，扼要阐明本课题的研究背景、研究目的、研究意义，以及要实现的目标。 第二章设计的要求及目的，阐述要实现的功能，以及主要的参数。 第三章系统设计方案及论证，通过分析论证，选出最合适的设计方案，详细的介绍总体方案。 第四章主要讲述整个体系硬件的设计及实现，包括单片机的选择、温湿度传感器的选择以及红外发射电路、红外接收电路、语音播报电路的设计。 第五章是软件设计， 基于前面的硬件系统，设计合适的主机程序和从机程序。 第 二 章 设计要求及目的 设计目的 温度、湿度是工业和农业生产的主要环境参数。 是否能够及时、准确地测量很重要。 如果单片机来对温度进行控制，利用高精度的温度，湿度控制，强湿功能，体积小，价格低，简单灵活，很好的满足工艺要求。 设计要求 实现温度和湿度的测量； 按电源键进行测量； 湿度的测量范围： 0％～ 100%RH； 温度的测量范围 ： 40～ +85℃； 湿度测量精度：177。 %RH； 温度测量精度 ： 177。 ℃； 在 LCD 显示屏 上显示数据和结果； 超出或低于预设定的值，蜂鸣器自动报警。 第 三 章 系统方案设计及论证 总体方案设计 根据课题要求实现，该系统由主机系统和两个部分从系统，以 AT89C52 单片机为核心，设计。 图 11 和 12 为主机、从机框图： 图 11 主机系统图 图 12 从机系统图 方案比较与论证 温湿度检测 方案一： 使用 AM2301 数字温湿 度传感器。 该型温湿度传感器，采用 直流电源供电， 它的各部分参数：湿度测量的范围为 20％～ 90%RH； 温度测量的范围为 0～ +50℃； 湿度测量精度为177。 %RH；温度测量精度为 177。 ℃。 虽然它的价格比较便宜，但测温的范围和测湿的范围太小，温度的精度和湿度的精度太低，不符合设计的要求。 方案二：使用 AM2302 电容式数字温湿度传感器。 它的各部分参数如下： 由于传感器参数：湿度 0% ~ 100%相对湿度的测量范围；温度测量范围为 40 ~ + 80℃； 湿度的测量精度为177。 %RH 温度的测量精度 ： 177。 ℃。 价格也比较适合，基本可以满足设计要求。 方案三： 使用数字温湿度传感器 DHT11。 湿度测量范围： 0％～ 100%RH；温度测量范围： 40 ~ + 85℃；湿度测量精度：177。 2%相对湿度177。 ℃温度测量精度。 该传感器价格很便宜。 温度和湿度都达到或超过了标题的精度要求，属于低功率传感器。 A T 8 9 C 5 2 红 外 通 信 液晶显示 报警 键盘 A T 8 9 C 5 1 红 外 通 信 温 湿 度 传 感 器 经过比较，从系统技术参数要求和低功耗方面考虑，选用方案三。 主从机通信 方案一：采用 RF905SE 无线发射模块。 可以进行最远达 1000 米的远距离无线 通信，工作很稳定，比较简单，但是成本较高。 方案二：采用无线蓝牙串 口模块。 该模块的传输距离为 5 ~ 10 米，可串行通讯，通讯便捷，但成本高。 方案三：用自制的红外通信电路，可以实现超过 5 米距离的通信，低功耗，低成本，并能满足题目要求发挥的一部分。 通过对比，方案三的红外通信电路的机能完全能够符合题目的各个部分和发挥部分的设计，故选用方案三。 显示部分 方案一：采用 LED 数码管，其操作简单，显示直观。 不仅程序的设计简易，而且对周围的环境要求很低，方便维护。 但是数码管只可以显示阿拉伯数字，不能显示汉字。 而且硬件设计也相当繁复。 不适用于本设计。 方案二：使用 LCD 液 晶，它具有体积小、低功耗、显示丰富等优点。 电路连接简单，价格也便宜。 总的来说， LCD 液晶显示更多的内容，所以本设计选用 LCD 液晶显示程序。 第 四 章 系统的硬件设计与实现 单片机介绍 单片机主要性能 AT89C52是由 ATMEL公司生产的 51单片机的一个型号。 它具有高性能 CMOS8位、低电压的优点，使用了该公司的高密度、非易失性存储技术生产，完美兼容MCS51 指令系统，包括 8 位中央处理器和 Flash 存储单元， AT89C52 功能强大、试用范围非常广。 主要功能特性：  引脚完全兼容 M。