基于单片机的温湿度控制系统设计.pdf

天津**大学毕业设计（论文）基于单片机的温室温湿度控制系统的设计姓名学院电子与信息工程学院专业电子信息工程指导教师职称2014 年6 月 4 日天津**大学毕业设计（论文）任务书院长教研室主任指导教师毕业设计（论文）开题报告表天津**大学毕业设计（论文）进度检查记录天津**大学本科毕业设计（论文）评阅表（设计类）天津**大学毕业设计（论文）成绩考核表摘要在快速发展的现代农业生产中，许许多多的、健康的农产品都来自于大棚温室栽培作物。

温室大棚的应用已经越来越广泛,它可以为人类创造很大的经济价值和良好的社会效益。

传统的温室温湿度控制是完全靠人工来进行控制和测量的。

不仅费时费力，而且效率低、效果差。

现如今，在温室大棚中，智能的控制系统将直接影响到农作物的产量以及生长情况等等。

近些年来，各种各样的单片机和传感器迅速发展，因此我们可以用这些来使温室智能控制系统更加完善。

本次设计是以STC89C52单片机为主控芯片，结合DHT11数字温湿度传感器，12864智能液晶显示屏等设计了一个结构简单并且容易操作的温室温湿度控制系统。

我们可以通过编程来实现对温室温湿度的智能控制。

当温室内的温度过高时，蜂鸣器报警，继电器工作，控制空调来进行降温；反之，则开启空调进行升温。

对于湿度的控制亦是如此。

通过加湿和干燥进行控制。

相对于其他普通的温室智能系统，此设计具有价格低，性能优，安全性高，稳定性强等诸多优点。

通过此系统，对蔬菜大棚内的温湿度进行可靠地、有效地控制与检测，从而保证大棚内的农作物在最佳的温湿度条件下生长，提高质量和产量，以达到我们想要的结果。

关键词：单片机STC89C52；矩阵键盘；温湿度传感器；12864液晶屏显示；继电器ABSTRACTIn the rapid development of modern agricultural production, many healthy agricultural products come from the cultivation of crops in hothouses. Hothouses applications have become increasingly widespread. It can create great economic value and social benefits for humans. Traditional greenhouse Temperature and Humidity Control System is entirely by manual control and measurement. Not only time-consuming, but also inefficient and ineffective. Now, in the hothouse, the intelligent control system will directly affect crop yields, growth and so on. In recent years ,a variety of microcontroller and sensor developed rapidly, so we can use them to make more perfect greenhouse intelligent control system. The design, which is based on STC89C52 microcontroller as the master chip, combined with DHT11 digital temperature and humidity sensors, 12864 Intelligent LCD screen and so on, has a simple structure, and the greenhouse temperature and humidity control system is easy to operate . We can program to achieve the intelligent control of greenhouse temperature and humidity. When the temperature in the greenhouse is too high , the buzzer alarm, and the relay begin to work to control air conditioning for heating ; contrary, the air conditioning is for cooling. The same applies to the humidity, controlled by humidifying and drying. Compared to other common greenhouse intelligent systems, this design has a low price, excellent performance, high security, stability , and many other advantages. In this control system of the greenhouse temperature and humidity vegetables reliably and efficiently are controlled and tested to ensure the growing of crop s under proper temperature and humidity conditions, where improving quality and productivity is easy, in order to achieve the results we want.Key words：SCM STC89C52；keyboard；temperature and humidity sensors；12864 LCD display；relay目录第一章绪论 (1)1.1课题研究的背景 (1)1.2课题的国内外概况 (1)1.2.1温度系统的国内外概况 (1)1.2.2湿度控制的国内外概况 (2)1.3课题研究的意义 (3)1.4课题研究的主要内容 (3)1.5课题研究的实现原理 (4)第二章系统总体方案设计 (6)2.1功能要求 (6)2.2设计思路 (6)2.3方案选择 (7)2.3.1传感器选择方案 (7)2.3.2显示器选择方案 (8)2.3.3单片机主芯片选择方案 (8)2.4系统总体设计组成及框图 (9)2.5系统整体电路图 (10)第三章系统硬件设计 (11)3.1概述 (11)3.2主控模块设计 (11)3.2.1 STC89C52芯片的简介 (11)3.2.2主控模块电路原理图 (12)3.3 DHT11传感器模块设计 (14)3.3.1 DHT11传感器简介 (14)3.3.2 DHT11传感器模块电路设计 (15)3.4 12864液晶显示模块设计 (16)3.4.1 12864液晶显示屏简介 (16)3.4.2 12864液晶显示模块电路原理图 (16)3.5报警模块 (17)3.5.1 蜂鸣器介绍 (17)3.5.2 蜂鸣器报警模块电路原理图 (18)3.6继电器控制模块 (18)3.6.1继电器的介绍 (18)3.6.2继电器控制模块电路原理图 (20)3.7时钟模块 (21)3.7.1DS1302时钟芯片简介 (21)3.7.2时钟模块电路原理图 (22)3.8矩阵键盘控制模块 (23)3.8.1矩阵键盘的简介 (23)3.8.2矩阵键盘控制模块电路原理图 (23)3.9辅助模块 (25)3.9.1电源总开关模块 (25)3.9.2电平转换模块 (25)第四章系统软件设计 (26)4.1概述 (26)4.2系统初始化模块 (27)4.3串口模块 (28)4.4矩阵键盘模块 (29)4.5温湿度控制模块 (30)4.6报警模块与继电器控制模块 (32)4.7 12864液晶显示模块 (33)4.8时钟模块（附加功能） (33)第五章系统分析与调试 (35)5.1硬件电路的调试 (35)5.2功能模块的调试方案 (36)第六章总结 (39)参考文献 (40)附录一：外文文献以及中文翻译 (41)附录二：程序 (50)附录三：系统整体电路图 (62)附录四：实物图 (63)谢辞 (64)第一章绪论1.1课题研究的背景温湿度与人类的生活发展密不可分。

基于单片机的温湿度监测系统设计一、引言在现代生活和工业生产中，对环境温湿度的准确监测具有重要意义。

温湿度的变化可能会影响到产品质量、设备运行以及人们的生活舒适度。

因此，设计一个高效、准确且可靠的温湿度监测系统至关重要。

本设计基于单片机，旨在实现对环境温湿度的实时监测和数据处理。

二、系统总体设计方案（一）系统功能需求本系统需要实现以下功能：1、实时采集环境温湿度数据。

2、对采集到的数据进行处理和分析。

3、将温湿度数据显示在液晶显示屏上。

4、具备数据存储功能，以便后续查询和分析。

5、当温湿度超出设定范围时，能够发出报警信号。

（二）系统总体架构本系统主要由传感器模块、单片机控制模块、显示模块、存储模块和报警模块组成。

传感器模块负责采集温湿度数据，并将其转换为电信号传输给单片机。

单片机对接收的数据进行处理和分析，然后将结果发送给显示模块进行显示，同时将数据存储到存储模块中。

当温湿度超出设定范围时，单片机控制报警模块发出报警信号。

三、硬件设计（一）传感器选择选用 DHT11 数字温湿度传感器，它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。

具有体积小、功耗低、响应速度快、性价比高等优点，能够满足本系统的设计要求。

（二）单片机控制模块选择 STC89C52 单片机作为控制核心。

它具有丰富的 I/O 口资源、较高的处理速度和稳定性，能够有效地处理和控制整个系统的运行。

（三）显示模块采用液晶显示屏 1602，它能够清晰地显示温湿度数据和相关信息。

（四）存储模块选用 EEPROM 芯片 AT24C02 作为存储模块，用于存储温湿度数据，方便后续查询和分析。

（五）报警模块使用蜂鸣器作为报警装置，当温湿度超出设定范围时，单片机控制蜂鸣器发出报警声音。

四、软件设计（一）主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机内部资源的初始化、传感器的初始化、显示模块的初始化等。

然后，系统进入循环，不断读取传感器采集到的温湿度数据，并进行处理和分析。

摘要本次设计是采用MSC-51系列单片机中的AT89S51和DHT11构成的低成本的温湿度的检测控制系统。

单片机AT89S51是一款低消耗、高性能的CMOS8位单片机，由于它强大的功能和低价位，因此在很多领域都是用它。

DHT11温湿度传感器是一款含有已校准数字输出的温湿度复合传感器，传感器包括一个电阻式感湿原件和一个NTC测温元件，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。

设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。

硬件电路主要包括单片机、温湿度传感器、显示模块、报警器以及控制设备等5部分。

其中由DHT11温湿度传感器及1602字符型液晶模块构成系统显示模块；测温湿度控制电路由温湿度传感器和预设温度值比较报警电路组成；用户根据需要预先输入预设值，当实际测量的温湿度不符合预设的温湿度标准时，发出报警信号（蜂鸣器蜂鸣），启动相应控制。

软件部分包括了主程序、显示子程序、测温湿度子程序。

关键词：AT89S51；DHT11；温湿度传感器AbstractMicrocontroller AT89S51 is a low consumption, high performance CMOS8 bit microcontroller.Because of its powerful features and low price, so it is used in many areas.DHT11 temperature and humidity sensor is a temperature and humidity combined sensor contains a calibrated digital output, the sensor consists of a resistor in the original sense of wet and a NTC temperature measurement devices.The product has many advantage,such as excellent quality, fast response, strong anti-jamming capability . This design is fromed by the AT89S51 in MSC-51 Series and DHT11 constitute which is a low-cost temperature and humidity measurement and control system. The design includes the design of hardware circuit design and system software.The hardware has Five modules.They are a microcontroller, temperature and humidity sensors, display module, alarm and control equipment. The 1602-character LCD module constitute the system display module.The temperature and humidity control circuit by the temperature and humidity sensors and preset temperature alarm circuit.According to the need of pre-enter the default value, when the actual measurement of the temperature humidity does not conform the preset temperature and humidity standards, send the alarm signal (buzzer will beep), and start the corresponding control.The software part includes the main program, the display routines, temperature and humidity subroutine.Key words：Temperature and humidity measurement；Temperature and humidity control；AT89S51 ；DHT11目录前言 (1)1.1本文研究的背景及意义 (1)1.2研究现状 (1)1.3本文研究的主要内容 (1)第2章设计任务分析及方案论证 (4)2.1设计过程及其工艺要求设计 (4)2.2设计总体方案及其论证 (4)2.3器件选定 (5)2.4AT89S51单片机 (11)2.5中断系统 (15)2.6复位电路 (16)2.7时钟电路 (17)2.8显示部分 (18)2.9本章小结 (26)第3章硬件设计 (27)3.1主控制电路和测温时控制电路 (27)3.2主要模块的电路 (28)3.3硬件实施控制 (33)3.4设备运行 (35)3.5控制设备： (36)3.6本章小结 (38)第4章软件设计 (39)4.1系统流程图 (39)4.2按键流程图 (41)4.3P ROTUES运行结果 (42)4.4本章小结 (43)结论 (44)参考文献 (45)附录 (47)前言1.1本文研究的背景及意义粮库已经被广泛的运用，是存储粮食的一个重要方式。

基于单片机的室内温湿度检测系统的设计
一、系统简介
本系统基于单片机，能够实时检测室内的温度和湿度，显示在
液晶屏幕上，并可通过串口输出到PC端进行进一步数据处理和存储。

该系统适用于家庭、办公室和实验室等场所的温湿度检测。

二、硬件设计
系统采用了DHT11数字温湿度传感器来实时检测室内温度和湿度，采用STC89C52单片机作为控制器，通过LCD1602液晶屏幕显示
温湿度信息，并通过串口与PC进行数据通信。

三、软件设计
1、采集数据
系统通过DHT11数字温湿度传感器采集室内的温度和湿度数据，通过单片机IO口与DHT11传感器进行通信。

采集到的数据通过计算
得到实际温湿度值，并通过串口发送给PC端进行进一步处理。

2、显示数据
系统将采集到的室内温湿度数据通过LCD1602液晶屏幕进行显示，可以实时观察室内温湿度值。

3、通信数据
系统可以通过串口与PC进行数据通信，将数据发送到PC端进
行存储和进一步数据处理。

四、系统优化
为了提高系统的稳定性和精度，需要进行优化，包括以下几点：
1、添加温湿度校准功能，校准传感器的测量误差。

2、添加系统自检功能，确保系统正常工作。

3、系统可以添加温湿度报警功能，当温湿度超过设定阈值时，系统会自动发送报警信息给PC端。

以上是基于单片机的室内温湿度检测系统的设计。

基于单片机的温湿度检测系统的设计一、引言温湿度是常见的环境参数，对于很多应用而言，如农业、生物、仓储等，温湿度的监测非常重要。

因此，设计并实现一个基于单片机的温湿度检测系统是非常有实际意义的。

本文将介绍该温湿度检测系统的设计方案，并详细阐述其硬件和软件实现。

二、系统设计方案1.硬件设计（1）传感器选择温湿度传感器的选择非常关键，常用的温湿度传感器包括DHT11、DHT22、SHT11等。

根据不同应用场景的精度和成本要求，选择相应的传感器。

（2）单片机选择单片机是整个系统的核心，需要选择性能稳定、易于编程的单片机。

常用的单片机有51系列、AVR系列等，也可以选择ARM系列的单片机。

（3）电路设计温湿度传感器与单片机的连接电路包括供电电路和数据通信电路。

供电电路通常采用稳压电源，并根据传感器的工作电压进行相应的电压转换。

数据通信电路使用串行通信方式。

2.软件设计（1）数据采集单片机通过串行通信方式从温湿度传感器读取温湿度数据。

根据传感器的通信协议，编写相应的代码实现数据采集功能。

（2）数据处理将采集到的温湿度数据进行处理，可以进行数据滤波、校准等操作，以提高数据的准确性和可靠性。

（3）结果显示设计一个LCD显示屏接口，将处理后的温湿度数据通过串行通信方式发送到LCD显示屏上显示出来。

三、系统实现及测试1.硬件实现按照上述设计方案，进行硬件电路的实现。

连接传感器和单片机，搭建稳定的供电电路，并确保电路连接无误。

2.软件实现根据设计方案，使用相应的开发工具编写单片机的代码。

包括数据采集、数据处理和结果显示等功能的实现。

3.系统测试将温湿度检测系统放置在不同的环境条件下，观察测试结果是否与真实值相符。

同时，进行长时间的测试，以验证系统的稳定性和可靠性。

四、系统优化优化系统的稳定性和功耗，可以采用以下方法：1.优化供电电路，减小电路噪声和干扰，提高电路的稳定性。

2.优化代码，减小程序的存储空间和运行时间，降低功耗。

基于单片机的温湿度控制系统设计温湿度控制系统是一种基于单片机的自动控制系统，通过测量环境的温度和湿度，并根据设定的控制策略调节相关设备来维持合适的温湿度条件。

设计一个基于单片机的温湿度控制系统可以分为硬件设计和软件设计两个部分。

硬件设计主要包括传感器模块、控制器模块和执行器模块的选型和接口设计；软件设计主要包括数据采集与处理、控制算法设计和用户界面设计。

在硬件设计方面，温湿度传感器是获取环境温湿度的关键设备。

可以选择市场上成熟的数字温湿度传感器，比如DHT11或DHT22，它们通过数字信号输出温湿度值。

另外，还需要选择一款适用于单片机的控制器模块，如Arduino，它可以实现数字信号的采集和输出控制信号。

执行器模块可以根据具体控制目标选择，比如加热器、湿度调节装置等。

在软件设计方面，首先需要编写数据采集与处理的代码。

通过单片机连接温湿度传感器，读取其输出的数字信号，并进行数据处理，将数据转换为实际的温湿度值。

可以使用适当的算法进行数据滤波和校准，确保数据的准确性和稳定性。

接下来，需要设计控制算法。

根据实际需求，可以选择PID算法或者模糊控制算法等进行温湿度控制。

PID算法是一种经典控制算法，通过测量值与设定值之间的误差，计算出控制量，并根据比例、积分、微分三个方面进行调节。

模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制算法，通过建立模糊规则库，将模糊规则与输入值进行模糊计算，得到输出控制量。

根据具体应用场景和需求，选择适当的算法进行控制。

最后，需要设计用户界面。

通过显示屏、按钮等外设，与用户进行交互，显示当前的温湿度数值和设定值，并提供设置温湿度的功能。

可以通过编程实现用户界面的交互逻辑，并调用相应的功能函数来实现温湿度的设定和控制。

总结起来，基于单片机的温湿度控制系统设计，需要进行硬件选型和接口设计，编写数据采集与处理、控制算法和用户界面的程序代码。

通过这些设计和实现，可以实现对环境温湿度的实时监测和控制，为用户提供一个舒适的环境。

1.系统方案的设计1.1系统结构本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D 模拟数字转换芯片的性能，以单片机为核心的一套检测系统，其中包括A/D 转换、单片机、温度检测、湿度检测、显示、系统软件等部分的设计。

图1-1 系统总体框图本设计由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。

（1）信号采集 由温度传感器、湿度传感器及多路开关组成； （2）信号分析 由A/D 转换器、单片机基本系统组成； （3）信号处理 由串行口LED 显示器和报警系统等组成。

1.2 系统结构原理图该系统由温度传感器、湿度传感器、8031嵌入式系统、加热设备、加湿设备几部分组成。

结构原理框图如图2-2所示。

]8[通过温度传感器和湿度传感器测量温室内的温湿度经过AD 转换送入8031进行处理，测量结果通过显示电路进行显示。

多路开关 A/D 转换多路开关 湿度检测 显示电路报警电路单片机温度检测图1-2系统结构原理图A L E P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07W RP 20R DI N T 1X T A L 1X T A L 2E A V S SR E S E T V C CT X DR X D P 10P 11P 12P 13P 14A T 89S 52QQDC K 74L S 7420p F 20p F6M H z+5+22u F 1k 200复位按键+5+5D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7S T A R T A L EO E E O C C L KA B CR E F (+)V C CR E F (-)G N DI N 0A D C 08093265741u A 741001u F22K+1247K68K 15K+547KA D 59020K 001u F -12-5温度传感器M O C 3011330+5330100001u F 电炉2201K W10A /500V74L S 16474L S 16474L S 164a b c d e f g ha b c d e f g ha b c d e f g h47K *3+574L S 04I N 4004*23D G 12B蜂鸣器+12图1-3电路图处理器室温测量电路触摸屏A/D 转换器放大滤波电路温度传感电路烤箱双向可控硅控制电路上位机软件2.硬件设计2.1 AD590AD590温度传感器是电流型温度传感器，通过对温度的测量可得到所需要的电流值。

基于单片机的温湿度监测系统毕业设计一、引言在现代社会中，温湿度的监测在许多领域都具有重要意义，例如农业生产、仓储管理、工业制造以及室内环境控制等。

为了实现对温湿度的准确、实时监测，基于单片机的温湿度监测系统应运而生。

本毕业设计旨在设计并实现一种基于单片机的温湿度监测系统，以满足实际应用中的需求。

二、系统总体设计方案（一）系统功能需求分析本系统需要实现对环境温湿度的实时采集、数据处理、显示以及超限报警等功能。

能够在不同的环境中稳定工作，并具有较高的测量精度和可靠性。

（二）系统总体结构设计系统主要由单片机控制模块、温湿度传感器模块、显示模块、报警模块以及电源模块等组成。

单片机作为核心控制器，负责协调各个模块的工作，温湿度传感器用于采集环境温湿度数据，显示模块用于实时显示测量结果，报警模块在温湿度超限时发出警报，电源模块为整个系统提供稳定的电源。

三、硬件设计（一）单片机控制模块选择合适的单片机型号，如 STC89C52 单片机，其具有丰富的资源和良好的性价比。

单片机通过 I/O 口与其他模块进行通信和控制。

（二）温湿度传感器模块选用 DHT11 数字温湿度传感器，该传感器具有体积小、功耗低、测量精度高、响应速度快等优点。

通过单总线方式与单片机进行数据传输。

（三）显示模块采用液晶显示屏（LCD1602）作为显示设备，能够清晰地显示温湿度测量值。

通过并行接口与单片机连接。

（四）报警模块使用蜂鸣器和发光二极管作为报警装置，当温湿度超过设定的阈值时，蜂鸣器发声，发光二极管闪烁。

（五）电源模块设计稳定的电源电路，为整个系统提供 5V 直流电源。

可以采用电池供电或者通过电源适配器接入市电。

四、软件设计（一）系统主程序设计主程序主要负责系统的初始化、各模块的协调控制以及数据处理和显示。

首先对单片机进行初始化，包括设置 I/O 口状态、定时器和中断等。

然后循环读取温湿度传感器的数据，并进行处理和显示，判断是否超过阈值，若超过则启动报警。

基于单片机的温湿度控制系统的设计一、系统概述1、引言随着单片机技术的发展，它已被广泛应用到家用电器、医疗器械、工业控制等领域。

本文介绍了基于单片机的温湿度控制系统的设计，它主要采用单片机控制实现温湿度的测量和控制。

它可以提高空调系统的舒适性，达到良好的温湿度控制效果，而且成本低廉、模块性强，操作简单，便于控制和维护。

2、系统概述温湿度控制系统通过温湿度传感器的采集和检测，然后将测量的温湿度数据通过单片机调节和控制空调系统，调整空调温度和湿度，实现温湿度的调节，达到良好的温湿度控制效果。

本系统主要由温湿度传感器、温湿度控制系统以及空调等组成。

本系统采用AT89C51单片机作为控制处理器，通过串口通信的方式，将温湿度数据传送给控制处理器，控制处理器根据温湿度值控制空调，从而达到温湿度控制的目的。

三、硬件接口设计1、硬件接口功能本系统主要由单片机、温湿度传感器以及空调组成。

单片机采用AT89C51，它的主要功能是作为控制处理器，对温湿度传感器获取的数据进行计算和处理，并发出相应的控制信号，从而调节空调的温湿度。

温湿度传感器是本系统的重要组成部分，它实现了温度和湿度的测量，并将测量结果通过接口输出，其原理主要是利用铂电阻进行温度测量，湿度测量则是利用湿敏电阻进行测量。

空调是一种常用的温湿度控制设备，它主要功能是将室内温度和湿度调节达到舒适的状态，并且能够满足室内环境的要求。

本系统采用普通空调作为系统的控制设备，当单片机接收到温度和湿度的变化，发出控制信号后，空调便根据控制信号进行调节，从而达到温湿度控制的目的。

四、软件设计1、控制程序本系统采用C语言编写的程序来控制单片机计算温湿度数据，并发出控制信号，以实现温湿度调节。

主要程序框架如下：//硬件接口程序#include <reg51.h>#include <intrins.h>//温湿度采集程序void Get_Data(); //获取温湿度数据//温湿度控制程序void Control(); //温湿度控制程序//主函数void main(){while(1){//采集温湿度数据Get_Data();//控制温湿度Control();}}2、温湿度采集程序本系统采用C语言编写的程序来获取温湿度数据。