2013届 光信息科学与技术专业 毕业设计（论文）
小型气象站温湿度测量系统的设计
摘要
随着科学技术的日新月异，人类社会取得了长足的进步！在居家生活、工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境中的温度和湿度惊醒测量及控制。所以准确的测量出温湿度关乎着生活和生产中的各个领域。(不顺，再改改)
本次设计是（去掉）采用MSC-51系列单片机中的AT89C51和DHT21温湿度传感器构成的低成本的温湿度的检测系统。单片机AT89C51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。DHT21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[1]。本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、时钟模块、数据存储模块等5部分；软件部分包括了主程序、显示子程序、测温湿度子程序、时钟程序、数据存储程序。
本设计最终能够准确测量温湿度值，数据精确到小数点后一位，同时可以实时的显示到12864液晶上方便观测，还可以将数据以TXT格式存入U盘方便后续数据分析。但是仍有不足之处，部分电路接触不良影响显示效果。
关键词：AT89C51；DHT21温湿度传感器
2013届 光信息科学与技术专业 毕业设计（论文）
Abstract
With the new science and technology increasingly, our society has made great progress! In the industrial and agricultural production, meteorology, environmental, national defense, scientific research, aerospace, and other departments, it is usually necessarily to measure and control the environmental temperature and humidity. So accurately measure the temperature and humidity is about the life and production fields.
Microcontroller AT89C51 is a low consumption, high performance CMOS8 bit microcontroller. Because of its powerful features and low price, it is used in many areas.DHT21 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 advantages, such as excellent quality, fast response strong anti-jamming capability[1]. This design is from by the AT89C51 in MSC-51 Series and DHT21 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 real time clock module and humidity sensors, display module, and data module equipment. The software part includes the main program, the display routines, temperature and humidity subroutine.
This design can eventually accurate measurement of temperature and humidity values, the data is accurate to one decimal place, as well as real-time to 12864 LCD shown above for the observer to observe, and can be real-time data in TXT format in the U disk. But there are still shortcomings, part of the circuit contact bad display effect.
Key words：Temperature and Humidity measurement ；DHT21；AT89C51
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目 录
第1章 前言 ............................................................................................................................................... 1 1.1本文研究的背景及意义 ................................................................................................................... 1 1.2研究现状 ........................................................................................................................................... 2 1.3本文研究的主要内容 ....................................................................................................................... 3 第2章 设计任务分析及方案论证 ........................................................................................................... 5 2.1设计过程及其工艺要求设计 ........................................................................................................... 5 2.2设计总体方案及其论证 ................................................................................................................... 5 2.3温湿度传感器DHT21的选定 ......................................................................................................... 6
2.3.1温湿度传感器介绍 ..................................................................................................... 7
2.3.3电气特性 ................................................................................................................... 10 2.3.4性能说明 ................................................................................................................... 10 2.3.5引脚说明 ................................................................................................................... 11 2.3.6应用信息 ................................................................................................................... 11 2.3.7 封装信息 .................................................................................................................. 11
2.4 AT89C51单片机选定..................................................................................................................... 12
2.4.1单片机介绍 ............................................................................................................... 12 2.4.2引脚说明 ................................................................................................................... 13
2.5显示部分：LCD的选定 ................................................................................................................ 16
2.5.1 LCD12864液晶简介 ................................................................................................ 16 2.5.2 LCD12864主要技术参数 ........................................................................................ 17 2.5.3引脚功能说明 ........................................................................................................... 17 2.5.4 LCD12864的RAM地址映射及标准字库表 ...................................................... 18 2.5.5指令说明 ................................................................................................................... 19
2.6时钟芯片的选定 ............................................................................................................................. 20
2.6.1时钟芯片介绍 ........................................................................................................... 20
2.6.2 DS12C887特性描述 ................................................................................................ 21 2.6.3 DS12C887引脚功能说明......................................................................................... 22
2.7中断系统 ......................................................................................................................................... 23
2.7.1中断 ........................................................................................................................... 23
2.7.2产生中断 ................................................................................................................... 23 2.7.3中断系统有以下4个特殊功能寄存器 ................................................................... 24
2.8复位电路 ......................................................................................................................................... 24 2.9时钟电路 ......................................................................................................................................... 25 2.10本章小结 ....................................................................................................................................... 25 第3章 硬件设计 ..................................................................................................................................... 26 3.1最小系统电路 ................................................................................................................................. 26
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3.1.1振荡器 ....................................................................................................................... 27 3.1.2复位端 ....................................................................................................................... 28
3.2主要模块的电路 ............................................................................................................................. 29
3.2.1系统USB供电电路 ................................................................................................. 29
3.2.2串口下载电路 ........................................................................................................... 30 3.2.3 时钟设置（按键）电路 .......................................................................................... 31 3.2.4液晶显示电路 ........................................................................................................... 32 3.2.5传感器电路 ............................................................................................................... 33 3.2.6时钟模块电路 ........................................................................................................... 34 3.2.7数据存储模块电路 ................................................................................................... 34
3.3设备运行 ......................................................................................................................................... 35 3.4本章小结 ......................................................................................................................................... 36 第4章 软件设计 ................................................................................................................................... 37 4.1单片机编程语言概述及特点 ........................................................................................................ 37 4.2系统流程图 ..................................................................................................................................... 39 4.3 软件设计思想 ............................................................................................................................... 40 4.4 本章小结 ....................................................................................................................................... 40 第五章 调试过程中的问题及解决方案 ................................................................................................. 41 5.1 硬件焊制时的问题及解决方案 .................................................................................................... 41 5.2 软件编程的问题及解决方案 ........................................................................................................ 42 5.3 本章小结 ........................................................................................................................................ 43 结 论 ....................................................................................................................................................... 45 参考文献 ................................................................................................................................................... 46 附 录 ....................................................................................................................................................... 49
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第1章 前言
1.1本文研究的背景及意义（行间距太宽了吧，按照标准该）
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,温湿度的测量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，特别是在工业生产中如果检测得不准确就会发生许多的生产事故。如化工生产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。
温湿度测量系统的应用领域非常广泛，主要用于食品储运、博物馆文物、档案管理、建材实验、农业、林业及畜牧业的应用、建筑验收、重要医卫场所、管路维护等。例如粮库已经被广泛的使用，也是存储粮食的一个重要方式。粮库由粮食部门统一管理，担负着国家粮食的接收、保管和调运输送等粮食流通诸环节。在不同季节内，尤其是不利于存储食物的季节内进行的一种保护措施。而这一切环节的重要保证就是温湿度的测量与控制，这样才能够保证在最有利于粮食存储的温湿度下存储。同时在畜牧业上温湿度也有着非常重要的作用，有些养殖的动物对温湿度特别敏感，温湿度的不同有可能影响其正常的生长，甚至在一些动物的养殖过程中，温湿度一旦不符合动物正常生长的温湿度时会造成动物死亡的可能。所以在养殖时对温湿度的实时测量也是非常重要的。在林业方面，温湿度的测量也非常的重要，当温度高于一定值时森林火灾的发生可能性将大大提高。所以只有实时准确的测量到温湿度才可以有效的提前采取措施防治森林大火。在食品储藏时温湿度的要求也是非常严格，如果温湿度不能达到所需的值有可能导致食品的变质。博物馆的文物对温湿度的要求也非常高，尤其是一些字画，要是湿度过大有可能使其损毁，或者保存时间缩短。无论是在哪一个应用领域温湿度的实时测量都非常的重要[2]。
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，并且很难读准，使用非常不方便。因此为了给现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施，对现有的温
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