目 录
摘 要 ........................................................................ 1 1 引言 ........................................................................ 1 1.1 课题背景 ................................................................... 1 1.2立题的目的和意义 ........................................................... 1 1.3国内外的研究现状和发展趋势 ................................................. 1 1.4本系统主要研究内容 ......................................................... 2 2 系统总体设计 ................................................................ 2 2.1系统功能设计 ............................................................... 2 2.2系统设计原则 ............................................................... 2 2.3系统的组成和工作原理 ....................................................... 3 3 系统硬件设计 ................................................................ 5 3.1单片机系统设计 ............................................................. 5 3.2传感器的设计 ............................................................... 8 3.3 液晶显示装置设计 .......................................................... 10 3.4 光声报警系统与温湿度控制系统设计 .......................................... 12 4 软件系统设计 ............................................................... 14 4.1初始化模块 ................................................................ 15 4.2温湿度检测模块 ............................................................ 15 4.3 温湿度判断控制模块 ........................................................ 15 4.4 1602液晶显示模块 ......................................................... 16 4.5报警模块 .................................................................. 16 4.6 系统整体软件程序 .......................................................... 16 总 结 ........................................................................ 16 参考文献: ..................................................................... 16 谢 辞 ........................................................................ 16
德州学院 机电工程系2012届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计）
基于单片机的温湿度检测控制系统设计
李瑞涛
(德州学院机电系,山东德州253023)
摘要:本文利用89C51单片机设计一个温室大棚的温湿度检测控制系统，对室内的温湿度进行检测控制并实时显示。其中温湿度传感器采用AM2301数字温湿度传感器，通过89C51单片机的处理把温湿度值显示在1602液晶上。并实时判断温湿度值是否满足设定的温湿度范围，若超出设定范围，通过89C51启动温湿度控制系统，达到恒温恒湿的目的。
关键字：89C51；AM2301；1602液晶显示；温湿度控制系统
1 引言
1.1 课题背景
随着经济和社会的不断发展，人们对生活质量要求显著提高。对植被也要求越来越严格，如何种植出品种优良的植物，一直是人们研究的话题。而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着非常重大的意义。
以前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。
1.2立题的目的和意义
环境的监测与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。由于应用的场合不同监测对象的不同，其系统设计也是千差万别。在实际生活中此类系统有着广泛的应用，室温环境检测系统中温度和湿度是两个重要的显示和分析指标，必须定期抽样检查室温环境温度和湿度，以便采取相应的措施。89C51单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度检测控制系统的实例也很多。使用89C51单片机能够实现温湿度全程的自动检测与控制，而且89C51单片机易于学习、掌握，性价比高。使用89C51型单片机设计温湿度检测控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的环境。
1.3国内外的研究现状和发展趋势
目前国内外的温湿度检测使用的温湿度检测元件种类繁多、应用范围也较广泛加之单片
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德州学院 机电工程系2012届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计） 机和大规模集成电路技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性的单片数据采集系统。基于单机片的温湿度监测控制系统的设计研究较少。随着经济和社会的不断发展，人们对自己的生活环境越来越严格。特别在温室大棚中，对温湿度要求更为严格。基于单片机的温湿度监测控制统设计，将对环境的温湿度监测控制系统做详细的设计与实现。采用高性能的控制芯片89C51，高精度数字温湿度传感器AM2301。向模块化、高速化、智能化的单片机数据采集系统靠近。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的环境,符合植物的生活环境要求，具有良好的发展前景。
1.4本系统主要研究内容
本系统所要完成的任务是：
1.4.1人性化的设计。根据植物的生活需求，把温湿度值控制在一定的范围内。 1.4.2 能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。
1.4.3通过采集温度及湿度值，准确的判断标准值与当前值之间的差异，及时的启动报警装置（包括警报灯的提示功能以及提示音等）进行报警，并采取相应的控制方案。
2 系统总体设计
2.1系统功能设计
系统要完成的设计功能是：
2.1.1 实现对温室大棚温湿度参数的实时采集，测量空间的温度和湿度，由单片机对采集的温湿度值进行循环检测、数据处理、显示，实现温湿度的智能检测。
2.1.2 实现超越数据的及时报警，并启动控制系统，实现温室的目的。 2.1.3 现场检测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力。 要求达到的技术指标：
测温范围： 0。C -60。C 测温精度：+0.5。C 测湿范围：0-100%RH 测湿精度：+2.5%RH
2.2系统设计原则
要求单片机系统应具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点。 2.2.1可靠性
高可靠性是单片机系统应用的前提，在系统设计的每一个环节，都应该将可靠性作为首要的设计准则。提高系统的可靠性通常从以下几个方面考虑：使用可靠性高的元器件；设计
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德州学院 机电工程系2012届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计） 电路板时布线和接地要合理；对供电电源采用抗干扰措施；输入输出通道抗干扰措施；进行软硬件滤波；系统自诊判断功能等。 2.2.2操作维护方便
在系统的软硬件设计时，应从操作者的角度考虑操作和维护方便，尽量减少对操作人员专用知识的要求，以利于系统的推广。因此在设计时，要尽可能减少人机交换接口，多采用操作内置或简化的方法。同时系统应配有现场故障自动诊断程序，一旦发生故障能保证有效地对故障进行定位，以便进行维修。 2.2.3性价比
单片机除体积小、功耗低等特点外，最大的优势在于高性能价格比。一个单片机应用系统能否被广泛使用，性价比是其中一个关键因素。因此，再设计时，除了保持高性能外，尽可能降低成本，如简化外围硬件电路，在系统性能和速度允许的情况下尽可能使用软件功能取代硬件功能等。
2.3系统的组成和工作原理
2.3.1系统的组成
以单片机为控制核心，采用温湿度测量，通信技术，控制技术等技术，以温湿度传感器作为测量元件，构成智能温湿度测量控制系统。可分为温湿度测量电路，显示电路，声光报警电路，温湿度控制电路，见图2.1选用的主要器件有：AT89C51，温湿度传感器AM2301，1602LCD显示模块，降温装置风扇，升温装置加热器，増湿装置喷雾器，除潮装置除潮器，红绿LED灯，报警装置蜂鸣器等[1][2]。
AM2301数字温湿度传感器LCD液晶51单片机温湿度控制系统报警系统判断
图1系统的组成
2.3.2系统的工作原理
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德州学院 机电工程系2012届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计）
本系统以单片机Atmel89C51为核心，数据采集、传输、显示、报警都要通过单片机。数据采集通过单总线的智能数字温湿度传感器AM2301完成；通过单片机把采集的数据显示在1602LCD上；当采集的数据超出给定范围时，有蜂鸣器实时报警，并显示红灯提示，并进行相应的控制处理。在整个系统中采用了AM2301单总线技术，单片机采用C语言编程。
·温室温湿度控制系统是以89C51单片机作为中央控制装置，风扇，加热设备，加湿设备，排潮设备等
· 89C51作为中央控制装置，负责中心运算和控制，协调系统各个模块的工作。 · 风扇：负责系统的降温工作。 · 加热设备：负责系统的加热工作。 · 喷雾设备：负责系统的加湿工作。 · 排潮设备：负责系统的去湿工作。
· 双色灯，报警模块：负责系统的报警功能。如果当前的温度超过用户设定的界限值时系统将自动警，双色灯在单片机的控制下有规律的切换，同时报警模块发出报警声，通知用户采取相应的措施。
系统工作流程图见图2
系统初始化温湿度检测符合温湿度控制系统判断不符合不报警51单片机报警51单片机LCD液晶显示终止图2系统的工作原理图
LCD液晶显示
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