实验室温湿度监控系统的设计
摘要
本文主要介绍了温湿度的检测，包括温度传感器、湿度传感器、单片机接口及其应用软件的设计，大体分为以下几大部分：介绍了国内外温湿度检测及监控技术，并且分析了温度检测及监控技术的未来发展方向。
本系统是基于复合式温湿度传感器SHT11、单片机AT89C51 对温度湿度分别测量并通过液晶显示屏1602经行显示。本系统由上位机和下位机构成，下位机主要完成温湿度的采集与处理，将其传至1602液晶显示，并做出判断实现超限报警。同时，下位机还通过RS232 总线将温湿度数据传至上位机，上位机可实时显示当前的温度与湿度值。本系统具有可读性高，稳定性高，反应速度快，测量值准确的特点。该系统电路简单、工作稳定、集成度高,测试精度高,具有一定的实用价值。
温湿度检测是以8051单片机系统和温湿度相结合的温度测量系统。本系统的数学模型合理，测量方法容易实现。实际仪器采用抗干扰、零漂、低温漂的电子元件，性能稳定。该测量仪总体特点是使用简便、实用、使用对象广、并且实现了自动化。
关键词：温度测量；湿度测量；数据采集；单片机
The Design of Temperature and Humidity Monitoring
System in Laboratory
Abstract
In this paper, including temperature and humidity testing, temperature sensors, humidity sensors, microcontroller interfaces and application software design. It can be divided into the following parts: introduction of temperature and humidity detection technology at home and abroad, and analysis of the future of temperature measurement technologies development.
The system is based on the combined temperature and humidity sensor SHT11, monolithic integrated circuit AT89C51 surveys separately to the temperature humidity and demonstrated through the liquid crystal display monitor 1602 silk thread business. This system consists of upper and lower body, slave machine is complete the acquisition and processing of temperature and humidity, then pass them to the 1602 LCD display, and judge the ultra limit alarm. At the same time, lower computer through RS232 bus is rumored to first degree temperature and humidity machine, PC can show the current temperature and humidity values. This system has a high readability, high stability, reaction speed, measurement accuracy of characteristics. The circuit is simple, stable and high integration of the system, high accuracy, have practical value.
Temperature and humidity detection system is base on 8051 the combination of temperature and humidity, the temperature measurement system. The system mathematical model is reasonable, easy measurement. The actual instruments used anti-interference, low zero-drift, low temperature drift of electronic components, performance and stability. The general characteristics of measuring instrument are easy to use, practical, widely used object and automated.
Keywords:Temperature Measurement；Humidity measurement；Data Acquisition；Single-chip Microcomputer
目录
引言 (1)
第1章绪论 (2)
1.1课题研究的目的及意义 (2)
1.2国内外测温湿技术及其发展趋势 (2)
第2章系统总体方案设计与选择论证 (4)
2.1 系统主要单元的选择与论证 (4)
2.2系统总体原理框图 (4)
第3章系统的硬件设计 (5)
3.1 单片机AT89C51简介 (5)
3.2 AT89C51引脚及介绍 (5)
3.3 SHT11 传感器 (7)
3.3.1 SHT11 传感器简介 (7)
3.3.2 SHT11 传感器内部结构及工作原理 (7)
3.4 显示模块 (9)
3.4.1 1602液晶简介 (9)
3.4.2 1602液晶与AT89C51接口电路 (9)
3.5键盘电路设计 (10)
3.5.1键盘控制电路 (10)
3.5.2 各功能键作用分配 (10)
3.6蜂鸣器电路的设计 (11)
3.6.1 报警模块的选择 (11)
3.6.2 本设计蜂鸣器工作原理 (11)
3.7时钟与复位电路的设计 (12)
3.8单片机与上位机通讯电路设计 (12)
3.8.1 RS-232C简介 (13)
3.8.2 MAX232简介 (13)
第4章系统软件设计 (15)
4.1 系统软件总体设计 (15)
4.2 主程序设计 (15)
4.3 数据采集及处理子程序设计 (17)
4.4 键盘/液晶显示程序设计 (17)
结论与展望 (20)
致谢 (21)
参考文献 (22)
附录A温湿度检测系统仿真图 (23)
附录B外文文献及译文 (24)
附录C 主要参考文献的题录及摘要 (30)
附录D 系统源程序 (32)
插图清单
图2-1系统总体原理框图 (4)
图3-1 AT89C51引脚图 (5)
图3-4 SHT11内部原理图 (8)
图3-5 1602液晶与AT89C51接口电路 (10)
图3-6键盘控制电路 (11)
图3-7三极管驱动的蜂鸣音报警电路 (12)
图3-8时钟电路图 (12)
图3-9复位电路 (12)
图3-9 MAX232芯片控制电路 (14)
图4-4液晶显示流程图 (17)
表格清单
表3-3 P3口的第二功能 (6)
表3-4SHT11的命令代码 (8)
引言
温湿度测量是现代检测技术的重要组成部分,在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用。因此,能够确保快速、准确地测量温湿度的技术及其装置普遍受到各国的重视。近年来,利用智能化数字式温湿度传感器以实现温度信息的在线检测已成为温湿度测技术的一种发展趋势。本文介绍的温湿度检测系统,以智能化数字式温湿度传感器与PIC 微处理器有机结合,构成了一种新型温湿度检测系统。该系统具有性能可靠、测温准确、结构简单、造价低廉等特点,并兼具线路简捷、使用灵活、抗干扰性好、可移植性强等优点,可在工程实际中得到广泛应用。
随着电子技术的发展，将组成CPU的部件集成在一块半导体芯片上，这个具有CPU 功能的大规模集成电路芯片就称之为微处理器（MPU）。微处理器的出现，推动了微型计算机的发展，同时也引起了电子设计技术领域的探到变革—电子技术专业人员，使之可以把微处理器部件像其他集成电路一样嵌入到电子系统中，使电子系统具有可编程序的智能化特点，开辟了计算机技术在电子技术领域应用的广阔大地。
将微处理器、存储器、I/O电路集成到一块半导体芯片的技术再次推动了这种嵌入式技术的发展，单片微型计算机是这种设计技术中的一个典型代表。单片机适用于测量和控制领域，它以芯片形式嵌入到电子产品或系统中起到―电脑‖作用，受到电子专业技术人员的青睐。单片机以其体积小、可靠性高、功能的专门化为特点。沿着与适用微处理器不同的方向发展。它的出现和发展，标志着单片嵌入技术已经成为电子系统设计的一个重要发展方向。
本课题主要为采用单片机实现数据采集与温湿度检测的制作。突出民用产品的低成本多动能的特点。按照选题要求应实现温湿度的测量，并且能够实现数字钟和测量部分的通过键盘进行控制。
第1章绪论
1.1课题研究的目的及意义
科学技术是第一生产力，科技的进步离不开大量的科学实验。科学实验是科技进步的重要前提，随着人们对科学实验的要求越来越高，如何在最优的条件下进行科学实成为众多实验室首要考虑的问题。很多的实验对环境条件的要求非常的苛刻，而温度和湿度又是环境中最基本的两个条件，也是最不容易保障的指标，而且它们都有可能对实验产生较大的影响。
例如微生物实验室，某些微生物对生存环境的要求特别的严格，只有在特定的温度、湿度条件下才可以存活并生长,温度、湿度稍有改变就有可能导致它们的死亡，甚至导致实验的失败。物理实验室里的某些高精度电子仪器对温湿度也很敏感，只有工作在特定的环境下才能保证它们的精度，所以必须维持一个恒定的温湿度值。在化学实验室里，某些实验必须在特定的温湿条件下进行，否则不仅得不到的应有的结果，甚至会发生危险，这些都对实验室的温湿度监控提出了高要求。
在生命科学设施，计量/校准实验室和电子制造环境，温度和湿度往往需要监测和报警显示7/24，以保障产品和工艺。在环境监测，实时数据报告，以确保环境―符合规格‖是至关重要的。在我们的生活中，我们要时刻关心环境的变化，只有很好的把握好环境的差异变化，我们才能更好的生存与发展。
做好温度和湿度的防范工作，比如说在一些实验室生物的成长，和温湿度是离不开的它们只有在适宜的环境下，在适宜的温度和湿度下，才能成长的更快，我们才能获取更大的效益。另外，一些仓库，也需要实时知道温湿度的具体变化，什么样的物品在什么样的环境下比较适宜等等。
现代社会越来越多的实验都要求在严格的环境条件下完成，而温度和湿度是实验室最基本的环境条件，也是对实验影响较大的因素。一般温湿度控制系统中的温湿度测量均采用热敏电阻与湿敏电容，这种传统的模拟式温湿度传感器一般都需要设计信号调理电路并经过复杂的校准和标定过程，因此测量精度难以保证，且在线性度、重复性、互换性等方面也存在一定问题。这种传感器只适合那些测量点数较少，对精度要求不高的场合。因此设计出一款精度高、稳定性好、成本低的温湿度检测控制系统将具有一定的市场。
1.2国内外测温湿技术及其发展趋势
随着人们的生活及其生产水平的不断提高，对生活环境和生产环境的要求就显的尤为重要,温湿度的控制就是一个典型的例子，因此温湿度检测系统就是现代生产生活中应运而生的一种智能、快捷、方便可靠的检测系统，特别是在实验室做实验中如果检测得不准确就会发生许多的生产事故。如实验过程中对温度的检测不当就会导致生产效率的降低和产品质量的下降。而现在所使用的温湿度检测系统通常都是精度为1℃或0.1℃的水银、煤油或酒精温度计进行的温度检测和用传统的物理模拟量的方法进行的湿度检测。这些温湿度检测计的刻度间隔通常都很密，不容易准确分辨，读数困难，而且他们的热容量还比较大，达到热平衡所需的时间较长，因此很难读准，并且使用非常不方便。
在传统领域中，温度测量是通过物质的物理热胀冷缩原理来实现的，物质的选择可以是气体，也可以是液体，还可以是金属。我们一般常用的水银玻管温度计就是一种常见的通过金属物质热胀冷缩原理制成的温度测量器具，在计量检定中，很多温度的检定都依靠它来标定。他的优点是结构简单，使用方便，测量精度相对较高，价格低廉。缺点是测量上下限和精度受玻璃质量与测温介质的性质限制，只能近距离观测，而且有毒，并且由于易碎，不适宜运输和传递。
国内对温湿控制技术研究起步较晚。自20世纪80年代以来，在引进、吸收国外高科技温室生产技术的基础上，我国进行了温室中温度、湿度和二氧化碳等单项环境因子控制技术的研究。1982年中国农业科学院建立了全国农业系统的第一个计算机应用研究机构。1995年，北京农业大学研制成功的―WJG一1型实验温室环境监控计算机管理系统‖，仅仅是进行单因子控制，操作性和可靠性均不够理想。
温湿度传感器正朝着集成化、智能化、系统化的方向发展；与此同时，温湿度测量技术也在不断进步。在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境温度与湿度进行测量及控制。准确测量温湿度对于生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要的。相比之下，测量湿度要比测量温度更复杂，这是因为温度是个独立的被测量，而湿度却受大气压强和温度的影响。目前，温湿度测量领域的新技术不断涌现，新产品也层出不穷。
第2章 系统总体方案设计与选择论证
在本章中，我们将实验室温、湿度环境监测系统的总体设计及其主要功能特点进行简单的分析，并给出它的特点、实现功能、系统的简单操作以及对单片机及其控制系统的了解。
2.1 系统主要单元的选择与论证
方案一：采用XC9000系列的FPGA 。该类器件具有并行处理能力，能快速的响应外部的各种数字信号，但在数据处理方面过于复杂，而且芯片价格较昂贵。
方案二：采用单片机作为控制核心，单片机数学运算功能较强。在程序相互调用方面，处理方便灵活，性能稳定，适合实际应用。且单片机技术发展较为成熟，价格便宜。基于以上分析，采用单片机控制可更为简便灵活地实现系统功能，故拟采用方案二。
2.2系统总体原理框图
该系统主要由以下功能系统构成：中央控制处理器AT89C51组成的主机系统；环境数据采集系统，输出显示与键盘控制系统等。
主要的系统电路有：电源电路、温度传感器与湿度传感器电路、显示电路，报警电路、键盘输入控制电路和通信电路等。
该系统的主要特点有：
（1）该产品的互换性好，响应速度快，抗干扰能力强，外围电路简单易懂，因此体积小。
（2）该系统能用软件的方式控制硬件，所有用软件方式设计的系统向硬件系统的转换是由有关开发软件自动完成的，易操作。 系统总体原理框图如图2-1所示：
图2-1 系统总体原理框图
温度传感器
测量 放大
A/D 转换
单
片 机 系
统
上位机
复位与时钟 键盘控制
LCD 显示
湿度传感器
测量 放大 A/D 转换
报警电路
第3章系统的硬件设计
本设计的硬件系统主要由主控模块、显示模块、温湿度采集模块、键盘模块和蜂鸣器模块组成。
3.1 单片机AT89C51简介
AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及AT80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器；此外，AT89C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
3.2 AT89C51引脚及介绍
图3-1 AT89C51引脚图
3.2.2 引脚介绍
VCC：电源电压
GND：地
P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口，作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写―1‖可作为高阻抗输入端口。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
P1口：P1是一个内部带上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写―1‖,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号校验期间，P1接收低8位地址。
P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对端口写―1‖,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流I。在访问８位地址的外部数据存储器（如执行：MOVX @Ri 指令）时，P2口线上的内（也即特殊功能寄存器，在整个访问期间不改变。Flash 编程或校验时，P2也接收高位地址和其它控制信号。
P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入―1‖时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端口时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流I。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，P3口的第二功能如下表3-3。
表3-3 P3口的第二功能
端口功能第二功能端口引脚第二功能
RXD（P3.0）串行输入口T0（P3.4）定时/计数器0外部
输入TXD（P3.1）串行输出口T1（P3.5）定时/计数器1外部
输入INT0（P3.2）外中断0 WR（P3.6）外部数据存储器写
选通INT1（P3.3）外中断1 RD（P3.7）外部数据存储器读
选通RST：复位输入。当振荡工作时，RST引脚出现两个机器周期上高电平将使单片机复位。ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不再访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目地，要注意的是：当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。
PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲访问外部数据存储器，高有两次有效的PSEN信号。
EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU访问外部程序存储器（地址0000H－FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时,该引脚加上＋12V的编程电压VPP。
XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
3.3 SHT11 传感器
3.3.1 SHT11 传感器简介
SHT11 数字式温湿度传感器是由瑞士的Sensation 公司设计的，是一种带有两线制串行接口的复合式传感器。片内实现了对数据的调试及其标定，并且测量精度可以调节，分辨率可以达到8 位、12 位或14 位，可由用户自行设定。输出的数据还带有CRC 校验，保证了数据传输的准确性。其加工工艺采用了特殊的COMS过程微加工技术，生产出的产品可靠性非常的高，并且能够长期工作在非常稳定的状态。
该复合式的传感器内部的集成度非常的高，将一个能隙式的测温元件、一个聚合体测湿元件、一个A/D 转换器、一个加热器以及串行接口电路都集成在了一片7.42×4.88×2.5 mm 的无铅芯片载体上，并且采用了无缝连接的工艺。极大的增加了产品的抗干扰能力，也使得芯片的响应时间非常的短，在同类产品中，性能非常的突出为了使用户能够得到非常准确的温湿度信息，每个芯片在出厂前都经过了严格的测试，并将校正值存于内存中，简化了用户对采集数据处理的复杂度，同时也大大增加了产品的精度，绝对可以成为各种温湿度采集芯片中的佼佼者。
SHT11 数字式温湿度传感器的应用范围非常的广泛，小到智能家居，大到自动化控制。相比于其他同类产品具有以下几种特点：
一、集成度高。将湿感元件、温感元件、串行接口电路以及A/D 转换器等都集成在一片无铅芯片载体上，具有超小的外部尺寸。
二、基于两线制串行接口的数据传输。SHT11 采用的是两线式串行总线，一条数据线DATA，一条串行时钟线SCK，可进行CRC 校验，保证了数据传输的准确性。
三、分辨率可调。SHT11 内部的A/D 转换器的分辨率可以通过内部的特殊功能寄存器进行选择，8 位/12 位/14 位，满足不同需求。
四、精度高。片内集成的温感元件和湿感元件，使SHT11 在测量湿度时可以进行温度补偿，提高了测量的精度。
五、体积小。SHT11 的封装非常的小，只有7.42×4.88×2.5 mm，并且在每次测量之后能够自动的进入低功耗工作模式。
六、可靠性高。由于SHT11 采用的是特殊的COMS 过程微加工技术，内部元件实现了无缝连接，即使在测量时将其放入水中也可以正常工作。
3.3.2 SHT11 传感器内部结构及工作原理
数字式温湿度传感器SHT11是将测湿元件、测温元件、A/D 变换、串行接口电路等都完全集成在一起，结构如图3-4 所示。
该芯片的测湿度部分是一个电容式聚合体湿度敏感器件，测温部分是一个能隙式温感器件。它们将湿度和温度信息都转换成了微弱的电信号，经过运算放大器放大后，放大了的电信号直接进入 A/D 转换器，最后通过两线制串行接口总线输出数字信号。
每个 SHT11 在出厂之前都会经过严格的测试，在具有非常精确的温湿度值的环境中进行校准，并将得到的校准系数存储在 OTP 内存中；当进行温湿度测量时，芯片会自动用校准系数来校准，提高测量精度。除此之外，为了考证两个传感器的综合性能，在 SHT11 内部还有一个加热器件，对其上电后可使芯片的温度提升摄氏度，这样就可以对比加热前后的温湿度值。当湿度值大于 95%RH 时，传感器容易结露，增加了系统的响应时间，为了避免，可以开启加热单元，同时功耗自然而然变高了，与加热前相比，测量值会略有不同
SHT11 是通过两线制串行接口与处理器进行数据的传输。一个数据接口和一个串行时钟。但是又不同于普通的IC 总线，要通过单片机的普通 IO 进行模拟通信。对 SHT11 的控制要用5个二进制码来实现。
表3-4 SHT11的命令代码
命令代码 含义 00011 测量温度 00101 测量湿度 00111 读取内部状态寄存器 00110 写内部状态寄存器
11110 复位命令 其他
保留
图3-4 SHT11内部原理图
温度传感器
湿度传感器
校准寄存器
转换器
运算放大器
3.4 显示模块
液晶显示器(LCD)具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等许多其它显示器无法比拟的优点，近几年来被广泛用于单片机控制的智能仪器、仪表和低功耗电子产品中。单片机可以通过数据总线与控制信号直接采用存储器访问形式、I/O 设备访问形式控制该液晶显示模块。本设计采用1602液晶屏，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，通电后就可以显示出图形、文字。 3.4.1 1602液晶简介
1602字符型液晶是工业字符型液晶，能够同时显示16 ×2即32个字符（16列2行）。
(1)单5V 电源电压，功耗低、寿命长、可靠性高； (2)内置192种字符（160个5×7点阵字符和32个5×10字符）； (3)具有64个字节的自定义字符RAM ，可自定义八个5×8点阵字符； (4)显示方式：STN 、半透、正显； (5)驱动方式：1/16DUTY,1/5BIAS ； (6)视角方向：6点；
(7)背光方式：底部LED ；
(8)通讯方式：4位或8位并口可选；
(9)标准的接口特性，适配MC51和M6800系列MPU 的操作时序。 3.4.2 1602液晶与AT89C51接口电路
P 1.7P 1.6D 7
14
D 613D 512D 411D 310D 29D 18D 07
E 6
R W 5R S 4V S S 1V D D 2V E E
3
LCD1
LM016L
图3-5 1602液晶显示电路
3.5键盘电路设 计
键盘分为独立式键盘和矩阵式键盘。在本设计中由于按键较多，因此选用矩阵式键盘。
3.5.1键盘控制电路
本系统中键盘的作用是实现人机交互功能，通过键盘设置温度／湿度的上、下限值。键盘控制电路如下图所示：
P 1.6P 1.7
S4S3S2
S1
S8S7S6
S5S9S13
S10S11S12S14S15
S16
图3-6 键盘控制电路
3.5.2 各功能键作用分配
（1）开/关机键：主要控制硬件系统的开/关机。
（2）数字设置键：S0和S1分别为温度1+和温度1-，用来设置温度的下限值； S2和S3分别为湿度1+和湿度1-，用来设置湿度的下限值；
S4和S5分别为温度2+和温度2-，用来设置温度的上限值； S6和S7分别为湿度2+和湿度2-，用来设置湿度的上限值。
当传感器采集到的温度、湿度值中有一样超出所设定的区间，即温度／湿度过高或过低，则该系统会发出蜂鸣报警。
（3）复位键：在测温湿度过程中，若需要中断正在运行的测试状态，则按下复位键，系统重新初始化。另外，在设定仓库允许的温湿度上、下限值时，若一不小心输入错误，想重新输入，则亦可按复位键进行修改。
（4）开报警键：SE 为开报警键，当温/湿度值超过设定值而报警时，则可以按该键取消报警。
（5）关报警键：SF 为关报警键，用来关闭蜂鸣报警。
3.6蜂鸣器电路的设计
3.6.1 报警模块的选择
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、定时器等电子产品中作发声器件。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成，有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。因此该产品电路设计简单，操作更加方便，而且具有很高的性价比。
本系统采用蜂鸣器作为报警装置，蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、电子玩具、报警器等电子产品中作发生器件。在单片机应用的设计上，很多方案都会用到蜂鸣器，大部分都是使用蜂鸣器来做提示或报警，比如按键按下、开始工作、工作结束或是故障等等。
P2.7
LS1
SPEAKER
Q1
PNP
R2
1k
图3-7三极管驱动的蜂鸣音报警电路
3.6.2 本设计蜂鸣器工作原理
本设计采用峰鸣音报警电路，其工作过程就是把传感器采集的数据通过单片机处理后，与该参数上下限给定值进行比较，如果高于上限值（或低于下限值）则进行报警，否则就作为采样的正常值进行显示。
在本系统中峰鸣音报警接口电路的设计采用压电式蜂鸣器，通过AT89C51的1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流，可以用一个晶体三极管驱动，如上图3-5所示。在图中，P2.7接晶体管基极输入端。当P2.7输出高电平―1‖时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得约+5V电压而鸣叫；当P2.7输出低电平―0‖时，三极管截止，蜂鸣器停止发声
3.7时钟与复位电路的设计
单片机工作的时间基准是有时钟电路提供的。在单片机的XTAL1和XTAL2管脚，接一个晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路。
电路中，电容器C1和C2对振荡频率有微调作用，通常的取值范围为（20～40）pF 。石英晶体选择6MHz 或12MHz 都可以，结果只是机器周期时间不同，影响计数器的计数初值。
时钟电路中的电容C1和C2为1nF ，晶振的频率为12MHz 。电路图如下
C1
1nF
C2
1nF
X1
CRYS
图3-8 时钟电路
单片机的RST 管脚为主机提供一个外部复位信号输入端口。复位信号是高电平有效，高电平有效的持续时间应为2个机器周期以上。
单片机的复位方式有上点自动复位和手工复位两种。只要V CC 上升时间不超过1ms ，它们都能很好地工作。复位以后，单片机内各部件恢复到初始状态。电阻电容器件的参考值为R1=10K ，C3=30PF 。RET 按键可以选择专门的复位按键，也可以选择轻触开关。
复位电路为手动复位，电路图如下
S 17
R 1
10k
C 3
30P F
图3-9 复位电路
3.8单片机与上位机通讯电路设计
为了对采集到的数据进一步处理，需要将单片机采集的温度和湿度数据传输到上位机，利用单片机的 RXD 、TXD 接口连接到 RS232 串行口接收或发送数据和指令，但是单片机的 TTL 电平和 RS232 不兼容，因此使用了 MAX232 进行电平转换，AT89S52具有串行通讯接口(SCI),SCI 是为能与 CRT 终端及计算机等外设通讯的全双工异步系统，本系统采用 RS-232C 接口方式，传送波特率为9600比特。接口芯片采用 MAX232，这种芯片可以实现TTL 电平和RS-232C 接口电平之间的转换，也就是可以把5V 电平表示―1‖、0V 电平表示―0‖的逻辑，转换成-3~15V 电平表示―1‖、
+3~15V电平表示―0‖的逻辑，从而解决了由于PC机的串行口是RS-232C 标准的接口，其输入输出在电平上和采用TTL 电平的AT89S52 在接口时会产生电平不同的问题。因此，PC机和AT89C51 单片机串行通信便可以顺利进行。
3.8.1 RS-232C简介
在单片机通信中, 谈到串口通信, 必然涉及RS-232C。RS-232C 总线标准是美国EIA (电子工业联合会)与BELL 公司一起开发并于1969年公布的通信协议，该总线是广泛使用在微机数据终端设备DTE和数据通信设备DCE 之间的外部总线接口。RS 是英文―推荐标准‖的缩写,232 是标志号,C 表示修改的次数。RS232C 定义了数据终端设备(DTE) 与数据通信设备(DCE)之间的物理接口标准。接口标准包括机械特性、功能特性和电气特性等方面的内容。在电气特性中,采用负逻辑电平表示,规定逻辑0 电平为+ 5 V —+15 V ,逻辑1 为15 V — 5 V ,常称之为RS232电平。而单片机输出的是TTL 或COMS 电平。我们知道, TTL/ COMS电平规定逻辑0电平为0 V ,逻辑1 电平为+ 5 V。显然,当PC 机与单片机进行通信时,其接口就不能直接相连,必须经过电平转换,否则就会损坏设备。
当微机配备了RS-232 接口后，它不仅可以与多种仪器和外设连接，而且，通过它还可以在两台微机之间进行近程及远程的通信。该总线有以下优点:
（1）串行通讯成本低廉，通用性强，符合RS-232标准的串行口已成为PC机的标准配置；
（2）通过该总线接口，可以使微机控制各种测量仪器，组成自动测试系统；
（3）扩展了微机的应用领域，使个人计算机的功能得以加强；
（4）现代信息处理系统要求电子测量、通信和微机有机结合在一起，即用测量仪
表采集、检测信息，用通信网络进行传输，并通过计算机进行处理和控制；
（5）RS-232C的信号连接十分灵活，通过对信号线进行适当调整，即可通过MODEM进行远程传送，也可以直接连接应于近距离传输。
RS-232C的总线可分为四类信号线，即数据总线、控制总线、定时总线和信号地线。
数据线:数据传送是串行的，可工作在全双工或半双工状态。
控制总线:该总线由发送控制信号、接收控制信号和设备状态信号组成，发送控制
信号有RTS和CTS；接收控制信号有DDC，信号品质检测器和振铃指器。
定时总线:该信号是确定数据位的中心，不向外部提供；
信号地线:RS-232C采用负逻辑工作，即逻辑―l‖电平为-5V-15V，逻辑―0‖的电平为
+5V—+15V。
RS-232C 总线是以异步串口的方式工作，异步串行通信具有异步和串行两个特点。所谓串行，是指发送方和接收方之间数据信息是在单根数据线上每次传送一个二进制位。所谓异步，是指同一数据字符内的定时和顺序是严格的，而相邻两个数据字符之间的停顿时间可以长短不一。
3.8.2 MAX232简介
本系统采用的是MAXIM 公司生产的MAX232 接口芯片，该芯片就是MAXIM 公司专门为PC 机RS2232 标准串口设计的电平转换电路。MAX232 芯片与TTL/ COMS 电平兼容,片内有2个发送器,2个接收器,且使用+ 5 V单电源供电,使用非常方便。
MAX232 芯片能够同时满足TTL 向 RS232C 和 RS232C 向 TTL 电平转换的功能。同时，MAX232 具有 士15V 的防静电释放功能，能保持在 士15V 的静电释放的情况下正常工作，不损坏两端的器件，提高了系统工作的可靠性。
MAX232 可分为三部分：
（1）电荷泵。电荷泵的主要任务是将直流5 V 电源转换为±10 V 的电源,以满足TTL/ CMOS 电平转换成RS23 电平的需要，它主要由1 - 6 脚和外接的4个电容( C1 - C4 ) 组成。
（2）将TTL/ CMOS 电平转换成 RS232 电平。主要由11 ( T1IN ) 脚、10 脚( T2IN ) 、14 脚( T1OUT ) 和7 ( T2OUT ) 脚构成。在实际应用中,常将11 脚(或10 脚) 与 AT89S52 单片机的串行发送端 TXD 相连接,而将14 脚(或7 脚) 与RS232 相连接。这样从单片机输出的 TTL/ CMOS 电平, 经过MAX232 内部电路,转换成了 RS232 所需要的电平,由14 脚(7 脚) 送至RS232。
（3）将±10 V 的 RS232 电平,转换成 TTL/ CMOS 电平。RS232 电平由13 脚(R1IN ) 或8 脚(R2IN ) 输入,经过转换后的 TTL/ CMOS 电平由12 脚( R1OUT ) 或9 脚( R2OUT ) 输出,送至 AT89S52 单片机的接收端 RXD 。
16 脚(V CC) 电源端, + 5 V 直流电源供电;15 脚( GND) ,电源接地。 MAX232 芯片控制电路及接口如下图所示：
T1OUT R1IN
T1IN 11R1OUT 12T2IN 10R2OUT
9
T1OUT 14R1IN 13T2OUT 7R2IN 8C2+4
C2-5
C1+
1C1-3VS+2VS-6
U3
MAX232
C4
1nF
C5
1nF
C6
1uF
C7
1uF
图3-10 MAX232控制电路
第4章 系统软件设计
4.1 系统软件总体设计
整个温湿度检测系统是在程序控制下工作的，该系统的软件全部采用汇编语言编写，以提高系统的快速性和实时性。其设计方法与硬件设计相对应，同样采用模块化的设计思想，将该部分设计划分为相应的程序模块，分别进行设计、编制和调试，最后通过主程序和中断处理程序将各程序模块连接起来。这样有利于程序修改和调试，增强了程序的可移植性。整个软件系统主要有以下几部分:主程序、数据采集、数据标度变换处理及键盘显示等程序。 4.2 主程序设计
根据设计要求，首先要确定软件设计方案，即确定该软件应该完成哪些功能；其次是规划这些功能需要分成多少个功能模块，以及每一个程序模块的具体任务是什么。模块的划分有很大的灵活性，但也不能随意划分。划分模块时应遵循下述原则： (1) 每个模块应具有独立的功能，能产生一个明确的结果。 (2) 模块之间的控制参数应尽量简单，数据参数应尽量少。控制参数是指模块进入和退出的条件及方式，数据参数是指模块间的信息交换（传递）方式、交换量的多少及交换的频繁程度。
(3) 模块长度适中，模块语句的长度通常在20～100条的范围较合适，模块太长时，分析和调试比较困难，失去了模块化程序结构的优越性；模块太短则信息交换太频繁，也不合适。
根据模块的划分原则，我们将该程序划分成七个模块，如图4-2所示。
图4-1 主程序模块
主程序模块
数码管动态扫描模当前时间计时模块 输入闹钟时间模块 当前时间调整模块
蜂鸣器报警模块
数制转换模块
目录 目录 (1) 一. 概述： (2) 二.用户需求： (2) 三.家庭监控网络系统： (3) 1.解决方案： (3) 家庭内部监控 (3) 远程实时监控查看 (4) 2.系统示意图： (5) 3.产品介绍 (5) 家庭监控端： (5) 中维云视通平台： (8) 远程访问端： (9) 4.系统特点： (10) 部署灵活、建设低廉： (10) 操作方便、扩展性强： (10) 产品成熟度高、高效优质服务 (10) 5.推荐配置： (11)
一.概述： 随着经济的快速发展，人们生活节奏的提高，照顾家庭的时间将越来越少。但现代科技的高速发展可以让远程照顾小孩、家庭宠物等成为可能。人们在可以繁忙工作的同时，通过智能手机、电脑登陆中维云视通监控平台在远程就了解自己家庭概况，及时做出分析与判断。随着网络通讯技术及图像压缩处理技术以及传输技术的快速发展，使得家庭能够采用最新的通讯和图像处理技术，通过网络传输数字图像，可为实现家庭监控系统提供高效可行而且价格低廉的解决方案。 二.用户需求： 用户需求：亲情关怀：了解家中父母的健康，免去您的挂念；关注家中宝贝亲情关怀的活动，免去您的思念；远在海外或他乡，增加父母和子女之间的亲情。 视频监控：视频监控：掌控家中的保姆对宝贝的看护情况；了解家中宠物的活动。 安防报警：移动视频侦测功能和安装红外、烟感、门禁的家庭视频监控系统，通过报警联动，使您第一时间了解家中发生的事件。
三.家庭监控网络系统： 家庭监控网络系统：通过家庭监控网络系统，使我们工作之余或出门在外时，可以随时打开电脑或手机查看家中的实时影像，与家人面对面地沟通、了解家庭情况、远程照顾家属；当窃贼趁家中无人进行偷窃时，自动信号能及时传至小区监控中心，同时通过移动短消息、邮件或者电话的方式通知住户。这一切通过家用视频监控系统即可轻松实现。 1.解决方案： 大部分家庭监控范围在70-200 平米之间，为保障家庭安全及可视环境，本方案特此解决以下两方面：一、家庭内部监控，包括音视频等；二、实现远程实时监控查看。 根据家庭环境特点建立以互联网、宽带ADSL 为传输基础的应用方案，采用“监控摄像机”+“电脑监控主机”的方式，以电脑主机作为监控主机大大降低了成本。 家庭内部监控 客厅及阳台位置选择一台摄像机，安装位置应为客厅墙角位置，调整监视范围达到既面向阳台进出门又覆盖客厅大部分范围，推荐使用中维JVS-V61C 3.6mm 定焦摄像机，可视角度可达85°宽视角进
温湿度监控系统 目录 行业需求 系统概况 行业需求 系统概况 展开 随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。传统的温湿度监测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。 温湿度采集系统 在这种模式下，不仅效率低下不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。 石家庄恒必达科技基于这种对温湿度测控的需求而设计开发了温湿度监控系统。 环境温湿度的监控包括以下步骤：感应环境温湿度；判断感应到的温湿度是否异常；若感应到的温湿度异常，判断异常是否超过预设时间；若异常超过预设时间，则输出异常信号至主控机；异常报警；判断异常是否处理完毕；以及若异常处理完毕，解除报警。并可以利用控制器和主控机来达到机房温湿度的远程控制，从而实现环境温湿度管理的实时性和有效性。 编辑本段 行业需求
食品行业：温湿度对于食品储存来说至关重要，温湿度的变化会带来食物变质，引发食品安全问题。 档案管理：纸制品对于温湿度极为敏感，不当的保存会严重降低档案保存年限。 温室大棚：植物的生长对于温湿度要求极为严格，不当的温湿度下，植物会停止生长、甚至死亡。 动物养殖：各种动物在不同的温度下会表现出不同的生长状态，高质高产的目标要依靠适宜的环境来保障。 药品储存：根据国家相关要求，药品保存必须按照相应的温湿度进行控制。 石家庄恒必达科技有限公司设计开发的HBD-300温湿度监控系统： 系统功能 1、如实采集和记录各空间温度/温湿度情况。 2、所有的温度/温湿度数据采集和记录到一台主机计算机上，数据可以按照使用人员的要求定时自动记录并长期保存。 3、授权用户可查询历史数据，进行数据分析、打印等操作。 4、在出现异常数据的时候，可进行多种方式的报警，如：电脑图文报警、声光报警、短信报警等。 5、使用网络版软件，局域网内的远程计算机在经过授权后，可以共享温湿度数据。 6、可连接控制模块，在温湿度超出设定值后报警同时自动启动控制模块来进行降温除湿等工作。 系统组成 系统由温湿度传感器、数据通讯转换部分、上位机管理软件和控制模块（可选）组成。 1、温湿度传感器：负责检测并采集各控制点温湿度数据。 2、数据通讯转换器：负责温湿度数据采集数据的信号转换。 3、软件部分：软件部分负责对所有数据进行读取分析，并执行各项管理功能。 4、控制部分：执行远程控制指令。 系统特点
天成药业有限公司 药品储存温湿度自动监测系统 建设服务方案 北京龙鼎金陆测控技术有限公司
一、北京龙鼎金陆简介 北京龙鼎金陆测控技术有限公司简介 北京龙鼎金陆测控技术有限公司坐落于国家级经济技术开发区－北京经济技术开发区，也称亦庄开发区，是国家计量院高级工程师及地方传感器协会副会长联合成立的一家集科、工、贸为一体的现代化高科技企业。 公司从成立伊始一直脚踏实地的努力为国人创造“质好而不贵”的国货精品，打造以自主创新为龙鼎企业特色的产业价值链，塑造龙鼎金陆LD的这一民族品牌，并一定坚信会成为振兴民族传感器事业及工业自动化控制系统的一面旗帜来迎接国际化的 挑战。 近年来，公司又荟萃了环材料学、力学等多种学科的精良人材，不但吸取了日本株式会社共和电业、美国KULITE公司的箔式传感器、扩散硅传感器的制造技术，而且凭借雄厚的技术、科技开发力量及精湛的生产工艺水平，研制、开发、制造上百种称重测力传感器、压力变送器、智能仪表及计算机控制系统。广泛应用于船舶、汽车制造、内燃机、电机、冶金、化工、食品、医疗、航空航天、各大科研所、院校、交通、能源、机械制造、建材等领域。 公司全体员工以热情周到的售前和售后服务，深得用户的好评和信赖。北京龙鼎金陆测控技术有限公司全体员工热忱欢迎各界人士的光临与指导，同时也希望各界人士对我司做深入的监督，以便我们随时的纠正我们的不足，力争向您提供更优质的产品和服务。 以良好的信誉、周到的服务、可靠的质量铸造国货精品是我们一贯的宗旨 以创新技术、优化管理和齐心协力提升品质来嬴取客户信赖是我们的根本 二、我们的优势 北京龙鼎金陆作为一家药品储运温湿度监测系统研发、建设的高新技术企业，为各类涉药企业提供稳定、高效的温湿度监测设备及系统解决方案。 服务专业专注 公司深入研究药品产业政策及行业管理特点，专注服务于药品监管部门与药品相关企业。 公司建立了具备行业资格准入要求的人员队伍，温湿度监管平台及温湿度监
家庭远程监控系统设计方案 一、概述 家庭监控的网络化、智能化、高清化已经是安防行业自我追求的另一高度。由于家庭监控的智能化依赖于网络技术与高清技术的发展，网络低速曾经阻碍了家庭安防的发展。但4G 网络的到来，为监控行业打开了新的局面，也为家庭安防实现一个阶段性发展，必然也将推动家庭网络监控的全面覆盖。 各地虐童案例、非法入侵、入室盗窃等事故的频频发生，自身安全和家庭财产成为民众关心的社会话题。这些恶性事件提高了民众对安全的防范意识。在众多智能家居系统中，家庭监控已经成为其中的一员了。看孩子、看父母、防保姆、防小偷……家庭监控俨然成为了家庭安全保障的得力智能助手。网络技术的普及也让众多不懂监控技术的大众能够安装和使用监控设备。技术人员不必亲自到场解决各种问题，只需要在网络进行指导就行。通过安装一套远程视频监控系统，就可以解除您的后顾之忧。在上班或出差时，您可以随时通过电脑或手机查看家中即时的实时影像，及时与家人面对面地沟通，了解家庭情况。 家庭安防监控系统主要是通过远程安防监控器，实现对家庭智能化系统中各种与信息相关的通讯设备、家用电器和家庭保安装置等进行集中的或异地的控制和家庭事务管理，实现对家庭中重要设备进行远程信息查询、安防报警、远程监控等功能。 二、系统设计目标 在进行家庭监控系统设计时，根据用户的实际需求，从架构合理、安全可靠、产品主流、低成本、安装简便为出发点，注重用户体验并为用户提供先进、安全、高效的系统解决方案。 三、系统设计原则与依据 1、设计原则 本系统是以孩子、老人的安全和财产安全为主，本着美观大方的理念，在孩子的卧室、老人的卧室、主要活动场所（客厅、阳台）、门口等安装监控摄像机，摄像机的图像通过视频线缆传送到监控主机上，设置好路由器将视频图像通过ADSL传送出去。在此方案设计中，以下原则贯穿于设计工作中的全部过程： （1）可靠性原则 （2）实时准确的原则
智能温湿度管理系统 设 计 方 案
目录 1. 系统概述 (2) 1.1系统建设目标 (2) 1.2系统设计原则 (2) 1.3智能温湿度监控系统的概述 (2) 2. 多功能厅各子系统的功能描述: (5) 2.1、silverlight版网络实时监控系统 (5) 2.2、C/S版设备数据采集系统 (5) 2.3、远程控制模块系统 (5) 3. 各子系统的功能以及设计方案 (6) 3．1、silverlight版网络实时监控系统 (6) 3．1．1功能描述: (6) 3．1．2系统特点 (6) 3．1．3主要功能简介 (8) 3.1.3.1实时显示数据和状态 (8) 3.1.3.2 TCP远程访问控制 (9) 3.1.3.3 TCP查看历史温湿度记录 (10) 3．2、C/S版设备数据采集系统 (11) 3．2．1 功能描述 (11) 3．2．2 系统特点 (11) 3．3、远程控制模块系统 (12) 3．3．1功能描述: (12) 3．3．2主要设备简介: (13)
1.系统概述 1.1系统建设目标 此次工程项目是承担智能温湿度系统的设计、施工。包括网络实时监控系统、数据采集系统、远程控制模块系统。其他子系统在本系统的设计中要达到提供的以上功能实现的活动环境。 1.2系统设计原则 1.先进型性原则 采用的系统结构应该是先进的、开放的体系结构，和系统使用当中的科学性。整个系统能体现当今会议技术的发展水平。 2.实用性原则 能够最大限度的满足实际工作的要求，把满足用户的业务管理作为第一要素进行考虑，采用集中管理控制的模式，在满足功能需求的基础上操作方便、维护简单、管理简便。 3.可扩充性、可维护性原则 要为系统以后的升级预留空间，系统维护是整个系统生命周期中所占比例最大的，要充分考虑结构设计的合理、规范对系统的维护可以在很短时间内完成。 4.经济性原则 在保证系统先进、可靠和高性能价格比的前提下，通过优化设计达到最经济性的目标。 5.系统设备选型原则 1.用国际知名的器材，以及有雄厚实力和绝对优秀技术支持能力的厂家、 代理商，以保证设计指标的实现和系统工作的可靠性。 2.基本上选用同类产品中技术最成熟、性能先进、使用可靠的产品型号， 以保证器材和系统的先进性、成熟性。 3.选用高度智能化、高技术含量的产品，建立系统开放式的架构，以标准 化和模块化为设计要求，既便于系统的管理和维护使用，又可保持系统较长时间的先进性。 1.3智能温湿度监控系统的概述 本系统针对多个库房内温度、湿度的集中监测和管理，是一套可无人值守24小时不间断实时监控记录的自动化监测系统。系统能对所有库房的温湿度进
上海交通大学 温度湿度监控系统仿真设计 研究报告 设计题目：基于SHT11的温度湿度监控系统Proteus仿真设计学院：电子信息与电气工程学院 姓名： 2019年5月24日
设计任务书 题目基于SHT11的温度湿度监控系统Proteus仿真设计 一、设计的目的 1.将理论知识运用于实践当中,掌握模拟电路设计的基本方法、基本步骤以及基本要求。在实践中了解电子器件的功能与作用。 2.学会温湿度监测系统的设计方法，完成要求的性能和指标 3.锻炼、提高在电子设计中发现问题、分析问题、解决问题的能力。 二、设计的内容及要求 1.设计一套基于51单片机的温湿度Proteus仿真监控系统； 2.采用高精度SHT11温湿度传感器模块； 3.LCD液晶实时显示当前环境温度、湿度值； 4.设计报警单元，实现系统对超限温湿度监控报警； 5.设计输入单元，可对系统正常温湿度范围进行调节； 6.仿真系统能够可靠、稳定地运行； 三、指导教师评语 四、成绩 指导教师(签章) 年月日
摘要 在日常生活中，温度、湿度是两种最基本的环境参数，是与人类的生活、工作关系最密切的物理量，也是各门学科与工程研究设计中经常遇到的，必须精确测量和不可忽略的物理量。从工业炉温、环境气温到人体温度，从空间、海洋到家用电器，每个技术领域都离不开温度、湿度的测量与监控。 SHT11是基于CMOSens技术的新型智能温湿度传感器，它将温度湿度传感器、信号放大调理、A/D转换、二线串行接口全部集成于一个芯片内，融合了CMOS 芯片技术与传感器技术，使传感器具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等特点。 温湿度监控系统的软件部分是以Keil为开发平台，C语言为软件系统的开发语言,同时采用模块化编程。具体分为以下几个部分：主控制、温湿度采集程序、温湿度数据处理程序、LCD显示程序、按键设置程序和LED，蜂鸣器报警程序。 系统通过SHT11温湿度传感器感应周围的环境的温度和湿度，通过单片机对采集到的数据进行读取处理，经过LCD1602显示模块实时显示温湿度数据，同时可以通过按键模块对温湿度报警上、下限值进行设定。当SHT11读取的温湿度值不再设定范围内时，报警模块LED灯指示故障信息，同时蜂鸣器报警；当温湿度读取数据正常后，LED灯熄灭，蜂鸣器关闭。 关键词: 51单片机；SHT11传感器；温湿度监控；Keil；C语言
家庭视频监控系统 方案 西安东来科技发展有限公司 2014年6月
目录 一、概述 ..................................................................................... 错误！未定义书签。 1、系统的建设背景................................................................ 错误！未定义书签。 2、系统的总体功能设计........................................................ 错误！未定义书签。 二、设计规范和依据 ................................................................. 错误！未定义书签。 三、设计原则 ............................................................................. 错误！未定义书签。 四、系统的构成 ......................................................................... 错误！未定义书签。 1、系统结构............................................................................ 错误！未定义书签。 2、网络带宽的计算................................................................ 错误！未定义书签。 五、系统功能及特点 ................................................................. 错误！未定义书签。 1、主要功能：........................................................................ 错误！未定义书签。 2、技术特点：........................................................................ 错误！未定义书签。 六、设备参数 ............................................................................. 错误！未定义书签。 1、摄像机................................................................................ 错误！未定义书签。 2、网络硬盘录像机................................................................ 错误！未定义书签。 七、工程的培训及售后服务 ..................................................... 错误！未定义书签。 1、培训目的............................................................................ 错误！未定义书签。 2、培训内容及售后................................................................ 错误！未定义书签。 2
基于单片机环境温湿度监测系统设计 院(系)别信息工程学院 专业物联网工程 班级 131 姓名李建昊，黄佳佳，吴世谱 学号 20131554103，20131554120 20131554102 指导教师王建平，白林峰
远程温湿度监控系统 吴世谱，黄佳佳，李建昊 （河南科技学院，河南新乡453003） 摘要：随着人们生活质量的逐渐提高，人们越来越关注自己的生活环境，尤其是室内环境的舒适度，如何实时的监控居住环境的各种环境指标，并实时的把这些信息传递给用户，并实现室内环境的自动调节，达到智能控制的目的，成为智能家居的重要组成部分和研究问题。本文介绍了通过嵌入式系统，以C语言和C#为开发基础的下位机和上位机的软件开发任务。主要应用15F单片机为控制芯片，DH11温湿度传感器采集室内的温湿度，实现温湿度的检测，用网络模块实现数据向网络传输的功能，在windows窗体的界面上显示出来，并实现网络与单片机的双工通信功能。 关键字：智能控制,温湿度检测，双工通信。
目录 1 引言 (4) 1.1研究背景及意义 (4) 1.2主要解决的问题 (6) 2. 基于单片机的温湿度网络远程采集器 (7) 2.1温湿度网络远程采集器的组成和工作原理 (7) 2.2温度传感器概述 (8) 2.3STC15F60S2单片机简介 (10) 2.3.1单片机的特点 (10) 4.2 单片机的特点： (10) 3. 程序介绍和实物展示 (12) 3.1硬件设计和基于控制系统的编程 (12) 3.2基于C#的windows窗体上位机编程 (16) 4.0总结与展望 (19) 参考文献 (20)
实用温度监测系统 学院：电子信息工程学院专业：通信工程1303 学生姓名：张艺 学号：13211075 任课教师：刘颖 2015年06 月10 日
目录 实验题目：失真放大电路 .............. 错误！未定义书签。 1 实验题目及要求 (2) 2 实验目的与知识背景 (2) 2.1 实验目的 (2) 2.2 知识点 (2) 3 实验过程 (4) 3.1 选取的实验电路及输入输出波形 (4) 3.2 每个电路的讨论和方案比较 (16) 3.3 分析研究实验数据............. 错误！未定义书签。 4 总结与体会 (20) 4.1 通过本次实验那些能力得到提高，那些解决的问题印象深刻， 有那些创新点。 (20) 4.2 对本课程的意见与建议......... 错误！未定义书签。 5 参考文献 (21)
目录 1.电路设计及原理分析 (3) 1.1设计任务 (4) 1.2技术指标 (4) 1.3电路原理图 (5) 1.4基本原理 (5) 2.电路模拟与仿真 (6) 2.1仿真软件 (6) 2.2创建电路模拟图 (9) 2.3元件列表 (9) 2.4仿真记录与结果分析 (10) 3.实际电路的安装调试 (15) 3.1 元件参数确定 (15) 3.2 电路板布线设计 (15) 3.3 焊接 (15) 3.4调试与测量 (15) 3.5分析结果及改进 (16) 4.总结 (176) 5.心得体会 (177) 6.参考文献 (198)
1.电路设计及原理分析 1.1设计任务 通过Proteus软件仿真精密双限温度报警仪设计，在老师点拨我们自学的基础上了解了运放的作用，用了比较器，震荡电路等知识，根据找到的电路图进行仿真，调试电路，明白了温度报警的意义。 通过比较器产生“数字模拟信号”，使得在信号产生的时候，震荡电路工作产生震荡信号驱动扬声器报警。 1.2技术指标 a.当温度在设定范围内时报警电路不工作； b.当温度低于下限值或高于上限值时，声光报警； c.上下限低于报警led用不同颜色； d.上下限可调； e.控温精度度 1℃ f.监测范围0.5℃
百草堂大药房连锁有限责任公司文件 一、目的：按《药品经营质量管理规范》及其相关附录《验证管理》，药品储存阴凉库、冷库、中药饮片库应配有自动监测、显示和记录温湿度状况及自动报警的设备，要求自动记录间隔应在半小时以内，同时还要求所安装的温湿度探头能真实反映该仓库的温度分布情况。 二、范围：药品仓库。 三、职责：质量管理部、行政财务部、保管员、养护员。 四、依据：《药品管理法》、《药品经营质量管理规范》、《冷藏、冷冻药品的储存与运输管理》。《药品经营许可证管理办法》 五、内容： 1、库区温湿度要求： 1.1冷库：温度2-8℃、相对湿度35%-75%； 1.2阴凉库：温度2-20℃、相对湿度35%-75%；（有明确保管温度标示的药品应按实际要求放入相应的库中） 1.3中药饮片库温库：温度2-30℃、相对湿度35%-75%。 2、温湿度监测器分布： 2.1为真实反映仓库温湿度情况，按仓库面积安装温湿度监测探头。
（一）每一独立的药品库或仓间至少安装2个测点终端，并均匀分布。（二）平面仓库面积在300平方米以下的，至少安装2个测点终端；300平方米以上的，每增加300平方米至少增加1个测点终端，不足300平方米的按300平方米计算。 平面仓库测点终端安装的位置，不得低于药品货架或药品堆码垛高度的2/3位置。 3、在线监管系统的使用和维护： 3.1温湿度在线监管系统的使用：企业质量管理负责人、质量管理部、仓库管理负责人、养护员工作电脑上均应安装“在线监管系统软件”，便于随时检查仓库各区域温湿度控制情况，及时发现问题采取措施。温湿度检测器设置为每半小时检测一次，并自动记录数据在电脑中保存，电脑中可查历史记录、当前温湿度检测数据、温湿度超标记录以及设备使用记录。 3.2温湿度在线监管系统的维护：公司计算机管理部门应定时检查系统运行情况，发现问题应及时解决，保证系统正常运行。及时做好记录数据的备份工作，做到温湿度记录历史数据可查可追溯，温湿度记录数据应保存三年。 4、温湿度超标后处理： 4.1养护员实时监控温湿度监控软件温度和湿度的动态变化，做好相关记录工作，发生异常及时汇报.
CCTS冷链监控系统 随着社会的高速发展和日益增长的健康需求，现代社会对医药行业的质量控制有了更高的要求，实现药品冷链全程化储运尤为重要。依据新修订的《药品经营质量管理规范》（简称GSP）的相关规范，结合国家药品监管的要求和政策，从药品监管的安全性与国家药品管理相关政策及药品生产、经营企业顺利通过GSP认证等方面考虑，建立一套智能化、可视化、稳定可靠的冷链监控系统势在必行。
冷链监控系统——系统简介CCTS冷链监控系统主要用于药品、医疗器械各种冷链货品的温CCTS.. 湿度实时监测。该系统温湿度采集器将采集数据通过无线方式发送到无线管理主机，管理主机对数据进行打包，利用GPRS、TCP/IP或者WIFI通讯的方式将数据传输至服务器。由对应的管理软件进行数据解析、数据存储等操作。在存在异常情况的情况下，及时发出报警信息。
CCTS冷链监控系统——硬件组成 冷链监控系统硬件部分主要组成部分有：智慧温湿度采集CCTS.. 卡、智能无线管理主机、NFC移动终端、NFC读写终端、便携打印机组成。采用高精度传感芯片、多级数据加密处理，完善的产品体系，保障了数据信息的精确采集、稳定传输、有效应用。提高监控效率，保证冷链环境下物品的质量安全。
冷链监控系统——软件平台CCTS冷链监控系统软件部分主要组成有：冷链监控云平台、智CCTS.. 慧冷链APP。通过一体化平台建设，整合仓库、物流车辆冷链环境监测数据，配套先进的云端数据汇总、分析、处理软件，同时分别提供PC端监控软件和移动端监控App，实现对整个冷链环境过程实时化科学管理。
GSP冷链监控系统——完全满足相关标准CCTS标准的一套软硬件结合冷链监控系统是完全遵循国家新版CCTSGSP.. 的物联网监测系统，采用超高精度的传感芯片、精细化产品设计，设备采集精度超越国家GSP相关标准，满足需要严格遵循GSP相关要求的各类应用环境。
基于Web的远程温湿度监测系统的设计 摘要：首先本论文针对基于WEB远程温湿度采集及监测系统的设计加以研究和介绍，并讨论系统软硬件的选择及具体开发调试环境；然后，详细介绍了系统设计方案及其实现，并着重介绍了上位机部分的设计，通过界面的形式完成远程人机互动，更高效快捷的完成对复杂环境因素的把握。 系统监测参数包括现场多点温湿度值，主控单片机通过将设定阈值与测定值进行比较进而驱动蜂鸣器报警同时触发继电器进行相应电气控制，实现现场温湿度调控。同时上位机通过串行通信与下位机进行数据通信，将下位机检测到的数据在上位机上进行实时显示和相应控制。后台运行的数据库通过将下位机采集数据进行录入存档，同时数据库支持上位机和WEB调用。 关键词：温湿度采集；stc单片机；上位机；远程控制;数据库；WEB访问The design of the system which Based on Web remote temperature and humidity monitoring Abstract: This paper firstly based on WEB remote temperature and humidity acquisition and monitoring system design to research and introduce, and discuss the selection and specific system hardware and software development of commissioning environment; Then, detailed introduces system design scheme and realization, and introduces emphatically the design of computer parts, through the form complete remote human-machine interface, the more highly effective quick interactive environment factors of complex complete assurance. System monitoring parameters including the scene multipoint control temperature and humidity value set threshold microcontroller through comparison with determination value and buzzer alarm and trigger relay driver corresponding electric control, and realizing scene temperature and humidity control. Meanwhile PC through serial communication and lower level computer data communication, will lower place machine detected on the data real-time display in the upper and the corresponding control. The background database by will lower level computer acquisition data input file, and database support PC and WEB calls.
摘要 智能温度控制系统 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本系统是以单片机的基本语言汇编语言来进行软件设计编程的，其指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。使硬件在软件的控制下协调运作。 根据本温度系统的设计要求，该系统是由单片机和温度传感器与一体的综合设计，由于是用单片机采集温度信号，所以在之前必须对温度信号进行放大和转换，就应该选择放大器和A/D转换器，本系统要实现人工智能化，就必须有对温度进行设定，所以还需要设计键盘与单片机系统进行沟通。 关键字：单片机温度传感器键盘 A/D转换器放大器
目录 摘要 ........................................................................................................................... I 第一章绪论.. (1) 第二章设计要求 (2) 2.1 设计课题工艺过程简介 (2) 2.2 控制任务指标及要求： (2) 第三章系统设计思想 (3) 第四章硬件的选择 (4) 4.1 单片机的选择 (4) 4.2 温度传感器的选择 (4) 4.3 显示器的选择 (4) 4.4 键盘的选择 (4) 4.5 温度控制部分 (5) 4.6 自动推舟控制部分 (5) 4.7 实现方案 (5) 第五章硬件设计 (6) 5.1单片机基本系统： (6) 5.1.1 单片机8051 (6) 5.1.2 8155简介 (9) 5.2前向通道 (13) 5.2.3 温度传感器： (13) 5.2.4 运算放大器 (15) 5.2.5 A/D转换器： (18) 5.3 后向通道.................................................................................... 错误！未定义书签。 5.4 人机对话通道 (20) 5.4.1 显示器： (20) 5.4.2 键盘 (23) 5.4.374922引脚说明及功能 (26) 5.5 其他外围器件 (26) 第六章软件设计 (29) 6.1 软件设计思路： (29) 6.2 程序设计流程说明： (29) 6.3 主程序流程图如下： (30) 6.4 键盘输入中断服务程序 (31) 6.5 温度检测子程序流程图 (31) 6.6 程序清单 (32) 结论 (37) 谢辞 (38) 参考文献 (39)
图片简介: 本技术介绍了一种温湿度监测系统及方法，其中，温湿度监测系统包括显示屏、中心控制器、交换机以及多个安装在各个应用环境内的温湿度检测单元，中心控制器的信号端分别与各个温湿度检测单元连接，中心控制器的信号输出端与显示屏连接，所述交换机分别与中心控制器、数据服务器以及客户端电脑信号连接。本技术能够实时监控各个应用环境的温湿度，并根据实时的温湿度信息与设定的温湿度信息对比，如果超标，能够实时报警提示，确保生产安全，操作使用方便。 技术要求 1.一种温湿度监测系统，其特征在于：包括显示屏(1)、中心控制器(2)、交换机(3)以及多个安装在各个应用环境内的温湿度检测单元(6)，中心控制器(2)的信号端分别与各个温湿度检测单元(6)连接，中心控制器(2)的信号输出端与显示屏(1)连接，所述交换机(3)分别与中心控制器(2)、数据服务器(4)以及客户端电脑(5)信号连接。 2.根据权利要求1所述的一种温湿度监测系统，其特征在于：所述温湿度检测单元(6)包括温湿度检测盒体、温湿度控制器(61)以及温湿度检测探头(62)，所述温湿度检测盒体内安装温湿度控制器(61)，温湿度控制器(61)与温湿度检测探头(62)信号连接，温湿度检测探头(62)伸出温湿度检测盒体。
接有用于显示温度正常的绿灯(63)、用于显示温度非正常的红灯(64)以及用于报警提示的蜂鸣器(65)。 4.根据权利要求1所述的一种温湿度监测系统，其特征在于：所述中心控制器(2)与各个温湿度检测单元(6)之间连接的线缆穿插在KBG管内，KBG管通过管扣固定在墙上。 5.根据权利要求3所述的一种温湿度监测系统，其特征在于：所述温湿度控制器(61)采用485控制器。 6.一种温湿度监测方法，其特征在于：具体包括如下步骤： S1、在各个应用环境中分别安装温湿度检测单元(6)，将温湿度检测单元(6)的供电端与市电接通，在监控室内安装显示屏(1)和中心控制器(2)，将显示屏(1)和中心控制器(2)的供电端与市电接通； S2、将各个温湿度检测单元(6)的信号端与中心控制器(2)的信号端接通，将显示屏(1)和中心控制器(2)的信号端接通； S3、将中心控制器(2)的信号端与交换机(3)接通，交换机(3)与对应的数据服务器(4)接通，交换机通过互联网与客户端电脑(5)信号连接； S4、通过客户端电脑(5)设定各个应用环境中的预定温度范围和预定湿度范围，并将数据保存至数据服务器(4)内； S5、各个温湿度检测单元(6)检测对应应用环境中的温度和湿度，并将温度信息和湿度信息发送至中心控制器(2)，中心控制器(2)将接收的温度信息和湿度信息通过交换机(3)存储在数据服务器(4)内，以便后期查询，同时中心控制器(2)将接收的温度信息和湿度信息通过显示屏(1)显示出来，并显示对应的应用环境信息以及对应的预定温度范围和预定湿度范围。
项目设计报告 课程名称：微机原理与接口技术 题目：物联网温湿度监控系统 学院：信息科学与技术学院 专业：计算机科学与技术 小组： 组长： 班级： 任课老师： 2014年01月10日
目录 1、项目概述 (1) 2、需求分析 (2) 2.1硬件平台 (2) 2.2软件平台 (2) 2.3软件介绍 (2) 2.4系统与应用分析 (2) 3、项目团队架构及分工 (3) 3.1小组组织结构 (3) 2.2小组成员及分工安排表 (3) 4、概要设计 (4) 4.1传感器 (4) 4.2工作原理 (4) 4.3UML模型 (4) 5、详细设计 (5) 5.1对实验所需的环境进行安装，配置 (5) 5.1.1安装IAR (5) 5.1.2安装Setup_SmartRFProgr_1.6.2 (8) 5.1.3安装ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0 (8) 5.2打开相应的工程空间，本实验做的是温湿度采集实验 (9) 5.3将相应的程序代码下载到相应的模块中 (10) 5.3.1协调器模块 (10) 5.3.2温湿度传感器模块 (10) 5.4对温湿度传感器与协调器的组网到LED1灯同时不闪烁为 (10) 5.4.1温湿度传感器 (11) 5.4.2协调器 (12) 5.5打开串口配置软件配置相应的串口 (10) 5.6打开串口软件获取相应的温湿度。 (12) 6、系统测试 (13) 7、出现问题与解决 (14) 7.1、程序在IAR上不能运行 (14) 7.2不能够组网 (14) 7.3传感器接收到的信息不能传到电脑上 (14) 8、总结 (14) 9、参考文献 (16)
基于STM32的温湿度监控系统设计 温湿度的监测对于当前控制室内环境，改善室内环境起着重要的作用，为了提高室内用户的舒适度，一般都会对室内的温湿度进行监控，通过监测温湿度的变化情况来确定下一步的动作，例如在温室中严格监控室内温度，使得温室内的植物能到最合适的生存环境。文章就基于STM32的温湿度监控系统设计问题进行了全面分析，通过其有效提高温度的时效性管理意义重大。 标签：STM32；温湿度；ucosII系统；监控系统设计 此次的基于STM32的温湿度监控系统设计主要是32位的单片机为主控芯片，DHT11为温湿度监测装置，搭载的是ucosII操作系统，显示设备为主控ITL9438的彩屏，通过DHT11采集的信息对经过单片机的内部程序的处理，将其以数字的形式显示在彩屏上，并且同时根据单片机内部的温度设定值进行相应的动作，实现的室内温湿度的智能控制。 1 温湿度监控系统设计 1.1 温湿度监控系统硬件设计 系统主控芯片为STM32F103ZET6，除了必须的STM32单片机正常的驱动的电路之外，彩屏为使用的是已经做成模块的ITL9438彩屏，而采集模块则是使用的DHT11，如图所示为使用的DHT11的引脚图，可得知只要通过采集Dout 引脚的输出的电平变化，查看数据手册，根据DHT11的时序图写出相应的驱动程序，驱动DHT11温湿度传感器。彩屏的程序可以直接使用的屏幕厂家写好的程序，移植到STM32上既可，而通过将Dout引脚上的高低电平变化，进行相应的数据处理可以将温湿度数据已数字的形式显现在彩屏上，通过内部的程序根据比较当前的温湿度值与设定的参数值进行比较，使得进行下一步的温湿度调节动作，通过向外部电路发送信号，例如温度高了，打开排风机降低室内的温度等措施优先对温度的控制，这与空调的原理类似，但是系统比空调电路简捷的多。 DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式，单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由5Byte（40Bit）组成。数据分小数部分和整数部分，一次完整的数据传输为40bit，高位先出。DHT11的数据格式为：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+8bit校验和。其中校验和数据为前四个字节相加，传感器数据输出的是未编码的二进制数据。数据（湿度、温度、整数、小数）之间应该分开处理。 1.2 温湿度监控系统软件设计 此次的温湿度监控系统软件设计主要实在keil4中完成，操作系统为UCOSII，将UCOSII系统移植到当前单片机上，并且建立相应的任务堆栈，通过调用任务堆栈的形式实现系统运行，将DHT11的Dout引脚与PG11连接，PG11
南京信息职业技术学院 毕业设计论文 作者陈龚学号 10619s34 系部电子信息工程系 专业电子信息工程技术/电子商务 题目小型仓库温湿度监测系统 指导教师丁宁 评阅教师徐瑞亚 完成时间： 2010 年 4 月 10 日
毕业设计(论文)中文摘要 小型仓库温湿度监测系统 摘要：仓库内要实现温湿度的精确控制必须进行多点测量。基于这一要求，本文采用多个数字温湿度传感器SHTll来设计仓库监测系统，以达到简化软硬件系统设计，提高测量精度的目的。首先介绍了SHTll 的结构特点、接口电路和工作时序，然后确定了采用多个SHTll纽成的温湿度测量系统的软硬件设计方案，最后基于AT89S51单片机设计了电路简洁、大大节省I/O口资源、具有现场独立显示和远距离通信功能的多点温湿度测量系统，并编写了PC机端直观的数据观测界面程序，为现代化仓库的集中管理提供了条件。 关键词：SHT11；AT89S51；串口通信；仓库温湿度监测系统
毕业设计(论文)外文摘要 Title :Small Storage Temperature & Humidity Monitoring System Abstract：Multi—points monitoring is necessary for storage exact temperature & humidity controlling system． For this reason，we use several digital temperature & humidity sensors to design the storage monitoring system，It can make the software and hardware designing easier and the measuring precision higher． Firstly，the paper，introduces SHTl1’s structure characters，I/O connecting circuit and working schedule． The scheme that how to design the software and hardware of temperature & humidity measuring system by using several SHTl1 is presented． Initially，A temperature &humidity measuring system based on AT89S51 is designed．The advantages of the system are simple hardware，less I/O resource，self—displaying and long distance communication．Furthermore，A data observation interface in the PC terminal is programmed，which can provide A good condition for concentrative management of modern sto rage． Keywords: SHTll；AT89S51；Connection to serial interface；Storage Temperature & Humidity Monitoring System