基于单片机的环境温湿度监测系统设计机械设计制造及其自动化Word文件下载.docx
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本系统采用ATMEL公司生产的AT89C52单片机为控制芯片,SHT11温湿度传感器,DS1302时钟芯片以及其余元件构成的温湿度监测系统。
能够实现对温度是实时采集,并且可以直观得从LCD液晶显示器上观测到温湿度的具体数值。
当温度或湿度超过自身所设定上限时,由发光二极管和蜂鸣器组成的报警电路发出警报。
论文中对SHT11与单片机连接部分进行了Proteus进行了仿真。
本系统具有响应快、抗干扰能力强、成本低等优点,电路设计简单,且能够直接显示并观测到温湿度的变化。
本系统仅仅完成了对环境温湿度的测量部分,并没有实现可以对环境温湿度的控制。
但是单片机中仍然留有许多接口,可以拓展功能,所以本系统具有良好的发展前景。
关键词:
温湿度;
AT89C52;
SHT11;
单片机
AbstractWiththecontinuousimprovementofscienceandtechnology,humansocietycontinuestomoveforward,andpeople'
slivingstandardscontinuetoimprove.However,thedevelopmentofscienceandtechnologyhasalsobroughtsomeenvironmentalproblems,suchaswaterpollution,airpollution.Therefore,temperatureandhumiditymonitoringoftheenvironmentisbecomingmoreandmoreimportant.Inindustrialproduction,experimentalresearch,agriculturalproductionandotherfields,temperatureandhumidityisthebasicphysicalquantitytomonitortheactualstateofthecontrolledobject.Therefore,tosolveenvironmentalproblems,temperatureandhumidityarethetwomostbasicandimportantfactorsoftheenvironment.Sincethe21stcentury,single-chipcomputerhasbeenwidelyusedinindustrialproduction,householdappliances,intelligentinstruments,externalcontrolandotherfields.
ThissystemusesAT89C52singlechipcomputerascontrolchip,SHT11temperatureandhumiditysensor,DS1302clockchipandothercomponentstoconstitutethetemperatureandhumiditymonitoringsystem.Itcanrealizereal-timetemperatureacquisitionandintuitivelyobservethespecificvaluesoftemperatureandhumidityfromLCD.Whenthetemperatureorhumidityexceedstheupperlimitsetbyitself,thealarmcircuitcomposedoflightemittingdiodeandbuzzergivesanalarm.Inthispaper,theconnectionbetweenSHT11andMCUissimulatedbyProteus.Thesystemhastheadvantagesoffastresponse,stronganti-interferenceability,lowcost,simplecircuitdesign,andcandirectlydisplayandobservethechangesoftemperatureandhumidity.
Thissystemonlycompletesthemeasurementofenvironmentaltemperatureandhumidity,anddoesnotrealizethecontrolofenvironmentaltemperatureandhumidity.Buttherearestillmanyinterfacesinthesingle-chipcomputer,whichcanexpandthefunction,sothesystemhasagooddevelopmentprospect.
Keywords:
temperatureandhumidity;
AT89C52;
SHT11;
MCU
一、课题研究的意义
随着科技得不断发展,计算机已经成为推动人类文明发展的重要工具,在人们生活中也越来越依赖计算机,而单片机是计算机发展的一个重要分支领域,它具有体积小、低电压、低功耗、高集成度、高可靠性、便于生产便携式产品的特点。
如今生活中各个领域基本上都有单片机的应用。
如导航系统、常用电器。
手机、智能仪表、实时工控、远程的通讯控制等。
本系统时一个实现实时监控温度变化的系统。
AT89C52单片机作为该系统的核心控制硬件将整个系统正常运行,该系统具有低价格、可靠。
使用等特点。
在我们日常生活中,离不开环境的各种因素,而温度和湿度又是环境质量最主要的两个因素,随着社会的发展,人们的对生活质量的要求不仅仅只在物质上了,精神上的满足感也极为重要。
目前环境的温湿度监测以及普及在人们的生活工作之中。
在工业生产、农业生产、粮食存储、实验研究和医疗场所等各个领域,都需要用到环境的温湿度监测系统。
1.1温度监测系统现状
进入二十一世纪以来,科学技术飞速发展,其中计算机技术更是突飞猛进,而这一变化同时带动了以计算机技术为核心的周边技术发展,所以传感器技术同样取得了很大的进步。
由传感器发展的监测系统被广泛用于工业生产、农业生产、日常生活、科学研究等各个领域。
环境中温度和湿度的监测属于监控系统的一部分,所以出于这方面的传感器芯片以及测量技术都取得了一定的进步。
在以前,传统的温度测量法需要人工将温度计放置于测量的位置,同时需要人工度数,这样会导致许多不稳定的因素发生,并且精度低、速度慢和实时性差。
这样的监测方法不仅浪费了大量人力,同时也会因为人工度数导致误差发生。
随着科技的发展,出现了电阻式温湿度传感器、采样器。
并且传感器可将采集到的温湿度转换为电信号,发送给所连接的计算机处理。
这种测量方法具有速度快、精度高同时可以降低劳动力等多个有点。
并且可以对多个点进行巡回监测。
但是这一监测系统仍然有存在着不足。
电阻式传感器灵敏度不高且容易受到温度和湿度的影响,使用寿命短。
进入二十一世纪,温湿度监测系统的硬件和软件都得到了显著的改善和提高,其中具体表现为
①热电偶传感器和半导体传感器的出现;
②单片机的应用使数据传输及检测速度得到了提高;
③采用串行传输的方式;
④采用矩阵式布线技术;
⑤运用软硬件的急速组合的方法
1.2湿度监测研究现状
①湿度传感器逐步由分立元件到集成化、智能化、系统化的方向迅速发展,对开发创造更高端湿度监控系统创造了前提条件;
②湿度测量系统中运用了自动温度补偿、自动校准湿度、线性化处理等多项先进技术。
湿度传感器最简单的构造就是湿敏元件。
其中又可以分为两大类:
电阻式和电容式。
其中电阻式虽然灵敏度高,但是线性度差,产品互换性差。
而电容式则具有灵敏度高、响应速度快、小型化和集成化容易实现等优点[10]。
在最近几年的科技发展飞速,湿度传感器在各方面都有了很大的进步,其中主要体现在以下两个方面:
1.3、国内外温湿度监测技术研究现状
上世纪八十年代,国外就已经开始了对温湿度监测的技术研究,其中主要采用的是模拟式的组合仪表,将采集到的温湿度信息进行指示和记录。
我国对于温湿度的监控技术起步相对较晚,但是发展飞速,正朝着完全自动化、无人化的方向发展。
目前,由于各种新兴技术的出现,国内的环境监测系统与国际标准仍然有很大的差距。
在市场竞争逐渐激烈的现在,对环境监测的技术要求也越来越高。
虽然国内的温度监测技术有了很大的发展,但是湿度监测技术仍然不是很成熟。
环境监测技术是一门融汇多门技术的科学技术,融汇了电子科学、应用科学和信息科学。
正朝着科技化、网络化、信息化趋势发展。
二、系统硬件设计
如图1-1所示为整体系统框图,本系统以AT89C52单片机为核心,将SHT11采集到的数据收集并处理,之后输出到LCD液晶显示器显示实时的温湿度数据,由报警电路发出警报。
通过操作按钮式开关,可以调整温湿度上下限设定。
同时通过DS1302时钟产生的实时时间数据。
硬件中包括一个开关,为复位开关。
开机后,所有器件初始化,
SHT11温湿度传感器启动同时开始温湿度的测量和计算,同时DS1302产生实时的日期和时间,之后将结果输入单片机AT89C52之中,再经过单片机处理过的数据输出到显示电路和报警电路。
其他一些附件,比如复位、晶振电路。
整体电路框图如下:
图1-1
2.1、AT89C52单片机的特点
随着科技的不断发展,单片机的种类也不断增多,单片机所具有的功能也越来越强大,单片机按照用法得不同,在应用领域可以分为:
工控类、通信类、家电类等,本设计主要是利用一个小型单片机设计一个系统的小型控制中心,所以8位的单片机就能够满足我们的大部分需求,除此之外,考虑到成本以及耗损问题,所以,本系统使用价格低廉,同时应用广泛的AT89C52单片机
2.1.1、AT89C52的管脚说明
如图所示是AT89C52单片机的管脚排列方式
图2-1
这些管脚的具体功能如下表所示
VCC
供电电压
GND
接地
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,每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路,对端口P0写“1”时,可作为高阻抗输入端用。
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是一个带内部上拉电阻的8位双向I
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