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1、 摘 要当今现代化建设和国民经济发展迅速。社会对生产环境和生活环境意识的要求也越来越高。人们的日常生活和周围环境的温湿度息息相关，石油、化工、航天、制药、档案保管、粮食存储等领域对温湿度也有着较高的要求。因此，对温湿度的监测已成为生产过程中非常重要的技术。为满足人们生产要求和人们对居住条件需求，本文设计了以AT89S52单片机为控制核心，配合DS18B20温度传感器和DH11湿度传感器以及数码管显示和按键输入的人机界面以及串行通信接口等外围电路组成的温湿度监测装置。在应用时，本装置既可以单机工作，也可以和其他设备联机工作，组成环境控制系统。在工作时，可以通过人手动和上位计算机命令对本设备进行设
2、置；人员可以通过数码管和蜂鸣器等人机接口，实时地了解所处环境的温度和湿度情况，并采取相应的措施；采集到的数据也可以通过通信接口上传给温度湿度调节装置，来控制所处环境的温湿度。本装置结合现场的相关温湿度调控设备实现对现场温湿度的监测与自动控制，从而实现了温湿度监测的智能化、自动化、系统化。为石油、化工、航天、制药、档案保管、粮食存储等温湿度监测提供全面、实用的系统解决方案，有广泛的应用价值和较高的经济价值。关键词：AT89S52单片机；DS18B20；DH11湿度传感器；人机接口 I Abstract Nowadays, the development of national economy a
3、nd the construction of modernization quickly. Society are increasingly high requirements of the production environment and living environment consciousness of. Is closely related to peoples daily life and the surrounding environment temperature and humidity, petroleum, chemical, aerospace, pharmaceu
4、ticals, file storage, food storage areas of temperature and humidity also has a higher requirements. Therefore, the monitoring of temperature and humidity has become technology in the production process is very important. In order to meet the production requirements of people and people demand for h
5、ousing, this paper designs the AT89S52 SCM as the control core, with DS18B20 temperature sensor and DH11 humidity sensor and digital tube display and keyboard input interface and serial communication interface and peripheral circuit of temperature and humidity monitoring device. In the application,
6、the device can work alone, and other equipment to work online environment control system is formed. In the work, you can set up the equipment by manual and computer command; personnel can through digital tube and a buzzer, such as man-machine interface, real-time understanding of the Temperature and
7、 humidity of the environment, and take the corresponding measures; the collected data can also be uploaded to the temperature and humidity control device through the communication interface, to control the temperature and humidity of the environment. The device combined with the site related to temp
8、erature and humidity control equipment to achieve on site temperature and humidity monitoring and automatic control, thus realizing the intelligent temperature and humidity monitoring, automation, system. For the oil, chemical, aerospace, pharmaceuticals, file storage, food storage temperature and h
9、umidity monitoring provide comprehensive and practical system solutions, extensive application value and high economic value.Key words: AT89S52; DS18B20; DH11 humidity sensor; human computer interface目 录摘 要IAbstractII第1章 概述11.1 引言11.2 国内外温度湿度技术及其发展趋势11.3 单片机技术发展1第2章 系统总体设计方案22.1 本文完成的主要内容22.1.1 硬件完成
10、工作22.1.2 软件完成的工作22.2 系统功能设计3第3章 系统硬件设计43.1 系统总体原理框图53.2 DS18B20温度传感器53.2.1 特点53.2.2 工作原理53.2.3 电路设计53.3 DH11湿度传感器53.3.1 特点53.3.2 工作原理53.3.3 电路设计53.4 人机界面设计53.4.1 数码管显示电路设计53.2.2 按键电路设计53.2.3 蜂鸣器报警电路设计53.5 通信电路设计63.5.1 通信方式选择63.5.2 MAX232-C芯片的特点63.5.3 通信接口电路设计63.6 时钟与复位电路的设计63.6.1 时钟电路63.6.2 复位电路6第4章
11、 系统软件设计74.1 系统软件总体设计84.2 主程序设计84.3 数据采集子程序设计83.4 人机界面子程序设计83.5 通信子程序设计8第5章 结束语9参 考 文 献10致 谢11附 录12 XIV 基于单片机温湿监测系统的设计摘要：当今现代化建设和国民经济发展迅速。社会对生产环境和生活环境意识的要求也越来越高。人们的日常生活和周围环境的温湿度息息相关，石油、化工、航天、制药、档案保管、粮食存储等领域对温湿度也有着较高的要求。因此，对温湿度的监测已成为生产过程中非常重要的技术。为满足人们生产要求和人们对居住条件需求，本文设计了以AT89S52单片机为控制核心，配合DS18B20温度传感器
12、和DH11湿度传感器以及数码管显示和按键输入的人机界面以及串行通信接口等外围电路组成的温湿度监测装置。在应用时，本装置既可以单机工作，也可以和其他设备联机工作，组成环境控制系统。在工作时，可以通过人手动和上位计算机命令对本设备进行设置；人员可以通过数码管和蜂鸣器等人机接口，实时地了解所处环境的温度和湿度情况，并采取相应的措施；采集到的数据也可以通过通信接口上传给温度湿度调节装置，来控制所处环境的温湿度。本装置结合现场的相关温湿度调控设备实现对现场温湿度的监测与自动控制，从而实现了温湿度监测的智能化、自动化、系统化。为石油、化工、航天、制药、档案保管、粮食存储等温湿度监测提供全面、实用的系统解决
13、方案，有广泛的应用价值和较高的经济价值。关键词：AT89S52单片机；DS18B20；DH11湿度传感器；人机接口Design of temperature and humidity monitoring system based on single chip microcomputerAbstract: Nowadays, the development of national economy and the construction of modernization quickly. Society are increasingly high requirements of the pro
14、duction environment and living environment consciousness of. Is closely related to peoples daily life and the surrounding environment temperature and humidity, petroleum, chemical, aerospace, pharmaceuticals, file storage, food storage areas of temperature and humidity also has a higher requirements
15、. Therefore, the monitoring of temperature and humidity has become technology in the production process is very important.In order to meet the production requirements of people and people demand for housing, this paper designs the AT89S52 SCM as the control core, with DS18B20 temperature sensor and
16、DH11 humidity sensor and digital tube display and keyboard input interface and serial communication interface and peripheral circuit of temperature and humidity monitoring device. In the application, the device can work alone, and other equipment to work online environment control system is formed.
17、In the work, you can set up the equipment by manual and computer command; personnel can through digital tube and a buzzer, such as man-machine interface, real-time understanding of the Temperature and humidity of the environment, and take the corresponding measures; the collected data can also be up
18、loaded to the temperature and humidity control device through the communication interface, to control the temperature and humidity of the environment.The device combined with the site related to temperature and humidity control equipment to achieve on site temperature and humidity monitoring and aut
19、omatic control, thus realizing the intelligent temperature and humidity monitoring, automation, system. For the oil, chemical, aerospace, pharmaceuticals, file storage, food storage temperature and humidity monitoring provide comprehensive and practical system solutions, extensive application value
20、and high economic value.Key words: AT89S52; DS18B20; DH11 humidity sensor; human computer interface 第1章 概述1.1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
21、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
22、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，它以芯片形式嵌人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。1.2国内外测温湿技术及其发展趋势 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
23、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。主要表现在以下两方面：（1）温湿度传感器正从分立元件向集成化、智能化、系统化的方向迅速发展，为开发新一代温湿度测控系统创造了有利条件；（2）在温湿度测量系统中普遍采用线性化处理、自动温度补偿和自动校准湿度等项新技术。1.3 单片机的历发展如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展大致可分为以下几个阶段（1）第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS
24、-48为代表。MCS-48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。（2）第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。Intel公司在MCS-48基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS-51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。CPU外围功能单元的集中管理模式。体现工控特性的位地址空间及位操作方式。指令系统趋于丰富和完善，并
25、且增加了许多突出控制功能的指令。（3）第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS51系列的广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路路功能，强化了智能控制的特征。（4）第四阶段（1990）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻
26、址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。 第3章 系统硬件设计3.1 系统总体原理框图 键盘控制测量放大A/D转换单片机系统输出放大D/A转换A/D转换测量放大湿度传感复位与时钟LED显示温度传感 图3-1系统总体原理框图3.2 DS18B20温度传感器3.2.1 特点 DS18B20是常用的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。3.2.2 工作原理 DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。图
27、中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。预置湿度寄存器=0低温度系数晶振
28、计数器1比较预置斜率累加器LSB置位/清除=0高温度系数晶振计数器2加1停止3.2.2DS18B20温度传感器工作原理图3.2.3 电路设计3.3 DHT11湿度传感器3.3.1 特点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原件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此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。每个DHT11传感器都在极为精准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中，传感器内部在检
29、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择。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提供。3.3.2 工作原理通过DHT11检测出当前环境下的温度湿度，将所测数据交给单片机进行分析处理，并分别存入不同数组以便显示时使用液晶显示模块DHT11传感器模块 单片机报警模块阈值设置模块图3.3.2DHT11工作原理图 从图中可以看出，系统有微处理模块、DHT11传感器模块、阈值设置模块、字符液晶显示模块、报警模块组成。在方案设计中，外围模块采用并行
30、控制，以简化系统，提高控制精度。3.3.3 电路设计3.4 人机界面设计3.4.1 数码管显示电路设计 设计原理 从TH和TL里的值开始向上计数直到溢出触发中断，在晶振12M单片机的情况下，时钟周期为1Mhz，执行一次加计数用1us,这样，从0记到两个寄存器的最大值65535就要用去65.536Us，这就是51单片机最大技术范围。比如为了计出10ms的时间，那么就要更改TH和TL的值，使定时器不从0开始计，这个值，就是65536-10000=55536，即从55536开始向上计数到溢出刚好用去10ms。另外由于单片机寄存器是8位的，所以要把TH和TL组合起来用，TH放在高8位，TL放低8位，于
31、是有了TH0=（65536-10000）/256；TL0=（65536-10000）%256，再通过数码管进行数字显示。初始化有关储存单元设置中断方式开中断 调显示子程序调细分驱动子程序调键处理子程序读细分档设置设置计数器工作方式启动计数器共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起。通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端位低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮。根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能吸收额定功率的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。 共阴极数码管的8个发
32、光二极管的阴极（二极管负段）连接在一起。通常，公共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端位高电平时吗，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。实现方法 本设计基于数码管显示，采用STC89C52RC芯片作为核心，CPS3641BR数码管显示作为显示设备，完成利用液晶显示器显示的基本功能。利用模块化的方法设计了单片机主控制模块和显示模块。软件部分采用C语言编程，最终实现了功能。 在编程过程中需要充分考虑到数码管显示原理和计数原
33、理。数码管显示的原理是当某段驱动电路的输出端位低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮。根据发光字段的不同组合可显示出各种数字字符，计数的原理是从TH何TL里的值开始向上计数直到溢出触发中断。 利用keil软件对编好的程序进行运行验证，再通过STC将程序下载到单片机内，验证程序。最终程序的功能将会在数码管上显示出来。3.2.2 按键电路设计3.2.3 蜂鸣器报警电路设计 峰鸣音报警接口电路的设计只需购买市售的压电式蜂鸣器，然后通过MCS-51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，可以使用TTL系列集成电路7406或7407低电平驱动，也可以用一个晶体三极管驱动。在
34、图中，P3.2接晶体管基极输入端。当P3.2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P3.2输出低电平“0”时，三极管截止，蜂鸣器停止发声。 NPN5.6K3.3K+5VP3.2AT89S52PB2130UP002A图3.2.3 三极管驱动的峰鸣音报警电路3.5 通信电路设计3.5.1 通信方式选择沈阳工业大学专科生毕业设计（论文）第1章 概述1.1 引言论文格式基本要求：(1) 纸 型：A4纸； (2) 页边距：上3.8cm，下3.8cm，左3.2cm、右3.2cm；(3) 页 眉：2.8cm，页脚：3cm，左侧装订。(4) 字 体：正文全部宋体、小四；(5)
35、 行 距：正文全文行间距固定值20pt。1.2 国内外温度湿度技术及其发展趋势一律用阿拉伯数字连续编页码。页码应由正文开始，作为第1页。摘要、Abstract、目录等前置部分单独编排页码。页码必须标注在每页页脚底部居中位置，宋体，小五。模板中已经将字体和字号要求自动设置为缺省值，只需双击页面中页眉位置，按要求将填写内容替换即可。1.3 单片机技术发展正文选用模板中的样式所定义的“毕设_正文”，每段落首行缩进2字；或者手动设置成每段落首行缩进2字，字体：宋体，字号：小四，行间距固定值20pt。模板中已经自动设置为缺省值。模板中的正文内容不具备自动调整格式的能力，如果要粘贴，请在粘贴后将粘贴的内容
36、选中，选择“格式”中的“毕设_正文”即可。也可以使用手动设置，将粘贴内容的格式设置成要求的格式。第2章 系统总体设计方案2.1 本文完成的主要内容2.1.1 硬件完成工作图2-1 正文样式示例图2-1显示了论文模板中所定义的样式选择方法。使用鼠标选择相应的样式，对应的文字格式就发生相应改变。也可将图名选中，选择格式中的图表名称。2.1.2 软件完成的工作(1)图的格式要求图要精选，要具有自明性，切忌与表及文字表述重复图要清楚，但坐标比例不要过分放大，同一图上不同曲线的点要分别用不同形状标出；图中的术语、符号、单位等应同文字表述所用一致；2.2 系统功能设计第3章 系统硬件设计结论内容说明论文应
37、有结论。论文的结论是最终的、总体的结论，不是正文中各段的小结的简单重复。结论应该明确、精炼、完整、准确，使人一看结论就能全面了解论文的意义、目的和工作内容；要实事求是地阐述自己的创新性工作在本领域中的地位、作用和意义；严格区分本科生的成果与导师科研工作的界限。3.1 系统总体原理框图3.2 DS18B20温度传感器3.2.1 特点Df dfg erte r t3.2.2 工作原理Gsdfw 3.2.3 电路设计3.3 DH11湿度传感器3.3.1 特点3.3.2 工作原理3.3.3 电路设计3.4 人机界面设计3.4.1 数码管显示电路设计3.2.2 按键电路设计3.2.3 蜂鸣器报警电路设计
38、3.5 通信电路设计3.5.1 通信方式选择3.5.2 MAX232芯片的特点3.5.3 通信接口电路设计3.6 时钟与复位电路的设计3.6.1 时钟电路3.6.2 复位电第4章 系统软件设计结论内容说明论文应有结论。论文的结论是最终的、总体的结论，不是正文中各段的小结的简单重复。结论应该明确、精炼、完整、准确，使人一看结论就能全面了解论文的意义、目的和工作内容；要实事求是地阐述自己的创新性工作在本领域中的地位、作用和意义；严格区分本科生的成果与导师科研工作的界限。4.1 系统软件总体设计4.2 主程序设计4.3 数据采集子程序设计3.4 人机界面子程序设计3.5 通信子程序设计第5章 结束语
39、结论内容说明论文应有结论。论文的结论是最终的、总体的结论，不是正文中各段的小结的简单重复。结论应该明确、精炼、完整、准确，使人一看结论就能全面了解论文的意义、目的和工作内容；要实事求是地阐述自己的创新性工作在本领域中的地位、作用和意义；严格区分本科生的成果与导师科研工作的界限。参 考 文 献1 竺可桢. 物理学M. 北京：科学出版社，1973.2 张昆，冯立群，余昌钰，等. 机器人柔性手腕的球面齿轮设计研究J. 沈阳工业大学学报，1994, 34(2): 1-7.3 Chen Z F, Shi H Y, An Y J. Globally convergent approach based on
40、 chaotic theory for underwater robot motor optimization A.International Conference on Robotics, Intelligent Systems and Signal Processing C. Chansha, 2003. 996-1001.4 郑开青. 通讯系统模拟及软件D.北京：沈阳工业大学无线电系，1987.5 姜锡洲. 一种温热外敷药制备方法P.中国：881056073，1980-07-26.6 中华人民共和国国家技术监督局. GB31003102. 中华人民共和国国家标准量与单位S.北京：中国标准出版社，1994-11-01.7 萧钰. 出版业信息化迈入快车道 EB/OL . 2002-04-15 . http:/ 姜英敏. 国际理解教育的发展及其问题N.中国教育报,2007-05-05(3).9可将参考文献内容选中，在“格式”中选择“参考文献中文”或“参考文献外文”。阅后删除此文本框。101112131415. .致 谢致谢对象限于在学术方面对论文的完成有较重要帮助的团体和人士。（200字左右）附 录包括：正文内不便列出的冗长公式推导；必要的设计图；以备他人阅读方便所需的辅助性数学工具或表格；重复性数据图表；计算程序及说明等。如没有，则不必列出。11