基于单片机的温室大棚测控系统研究
摘要 本次设计是采用STC89C51单片机加上低成本的温湿度模块DHT11构成的温湿度检测
系统。设计主要由硬件与软件两部分设计构成。硬件方面包括单片机STC89C51、温湿度模块DHT11、显示模块LCD1602、电池电源、IC存储器以及控制按键等5个部分。此系统完全基于单片机最小系统并进行一定的改进，系统电路简单，工作稳定，调试方便，可以精确到1，因此具有一定实用性。系统提供3中工作模式，可以分别显示温度、湿度、温湿度报警上下限，超出温湿度限定的范围蜂鸣器实现报警。为了方便实用，系统使用3节1.5v电池作为电源，方便使用。软件部分则是本系统所使用的C语言程序。
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Abstract This design is the STC89C51 single-chip microcomputer and low cost of the
temperature and humidity of the temperature and humidity DHT11 module a detection system.Design mainly by the hardware and software design consists of two parts. Hardware including monolithic integrated circuit AT89S52, temperature and humidity DHT11 module, display module LCD1602, battery power supply, the I2C memory and control such as keys in five parts. This system is completely based on single chip minimize system and some improvement, the system circuit is simple, stable work, convenient debug, accurate to 1, so there are some practical. Three of the system to provide the work mode, can show different temperature, humidity, temperature and humidity on the alarm limit,and Beyond the range of temperature and humidity limit buzzer realize the alarm. In order to facilitate the practical, systems use 3 quarter 1.5 v battery as a power supply, convenient use. Software part is the system used by C language program.
关键词 STC89C51；DHT11温湿度传感器； 蜂鸣报警器 Key words STC89C51； DHT11；alarm
1 引言
1.1设计的引出
在当前社会中，各个行业的发展都极为迅速。尤其是进入21世纪后，整个中国的社会都发生了巨大的变革，社会成分日益复杂，社会利益重新分配，人民生活急剧变化。物质领域和精神领域的生活、医疗、教育、服务等广泛领域都发生了极大的变化。面对社会变革带来的新情况、新问题，都要求我们去了解、去解决。其中对于环境温湿度的检测也成为了必不可少的一件事。不同人对于温湿度差异所造成的影响都各不相同，对于夏天的中暑，冬天的感冒等等屡见不鲜。为了让人们可以更明确的了解温湿度变化，国家采取了天气预报的方式。但这只是一种大范围性的估计，我们需
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要研究一种简单的、家庭的装置方便人们根据所显示的数据调整自身环境，以达到最佳的居住环境，这是社会发展中不可或缺的一步。 1.2 设计的意义
由于时代的进步，人民生活的极大提高，人们对于生活环境的需求日益提高，而由于温湿度差异所造成的影响对人们生活造成了极大的不便。对于生活环境温湿度的检测已经成了一项必不可少的研修方向。当温湿度可以把握的情况下，人们可以根据需要调节室内环境。
研究温湿度的检测很有必要，它可以让人们正确把握自身环境，同时也可以据此预测环境的变化等等。具有比较重要的意义。 1.3 传感器的发展
传感器是现代信息技术的三大基础之一。随着监控系统的自动化、智能化的发展，要求传感器准确度高、可靠性高、稳定性号，并具备一定的数据处理能力。
传感器本身是一种物理装置，能够探测外界的信号、物理条件（如光、热、湿度等）并将弹指的信息传给其他装置。随着继承化技术的发展，各类混合集成和单片机继承式压力传感器的相继出现，传感器得到快速的发展和推广，并逐步迈向集成化、多功能化、智能化。
其中温湿度传感器也是发展中的重要一员，温湿度传感器从一开始的板子变成至今的集成块，历经很多跨越式的进步，并能够做到对当前所测数据的检测。已经具备了一定的智能化。
随着科技的进步，温湿度传感器同样也要进一步发展，如何能使得其在稳定性、精确性等方面有更大的方面发展显的尤为重要 1.4 设计的目的与内容
设计的目的是为了满足人们对于家居环境温湿度的不同需求，让人们可以清楚的了解自身所处环境的不同状况并作出适当调整。
设计的内容主要是温湿度的检测。设计中采取了数字化的温度检测，当环境温度发生改变时，湿度传感器和温度传感器也将同时发生变化、主要是其中的感应电阻会发生阻值的变化，并通过电路将之转化为电压型号，再由A/D转换器变为数字信号送入单片机中，通过单片机进行数据的过滤处理，再由单片机将信号传出通过外部显示设备显示该温湿度。该系统设置按键可以分3种模式显示温湿度，并采用简单的干电池作为电源，方便实用。
2 系统设计
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2.1 设计任务
单片机的温湿度检测系统，能够实时监控当前环境的温度、湿度。 2.2 设计要求
(1)上电显示环境温湿度值。带温湿度报警、显示功能，可超过报警范围(报警上限值和下限值)，相应的LCD灯亮。
(2)支持串口通信，把温度值、湿度值发送串口调试助手。
3 总体方案的确定
3.1 设计的总体概略
本设计总体思路为：信息采集→信息处理→信息显示/报警。它的主要模块为单片机模块，温湿度采集模块，显示模块，键盘模块，LCD报警模块，电源模块，设计方块见图1：
温湿度采集 图1 设计方块 模块 电源模块 键盘模块 单 片 机 模 块 显示模块 LCD报警模块 3.2 设计方案的选定 3.2.1 单片机
方案一：采用AT89C51单片机作为硬件核心。其内部具有4KB Flash ROM存储空间，可以用3V的比较低压工作，能与MCS-51系列单片机完全兼容，但是在电路设计的应用中由于不具备ISP在线编程技术，当在对电路进行调试时，由于对程序的错误修改或程序的新增功能需要烧入程序时，其会造成一定的损坏当对芯片的多次拔插时。
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方案二：采用STC89C51单片机作为硬件核心。具有8K 在系统可编程Flash 存储器，可以用3V的比较低压工作，其能与MCS-51系列单片机完全兼容，AT89C51的功能完全具有，当在对电路进行调试时，由于对程序的错误修改或程序的新增功能需要烧入程序时，也不必要对芯片重复拔插，所以很大程度上对芯片造成损坏基本没有。
STC89C51和AT89C51都是8051的内核，只不过S51的内部资源比C51多，比如增加了一个16位的计数器T2，当然相应的特殊寄存器(SFR)也有了一点变化，另外S51的内存也从C51的128字节提高到了256字节，ROM也从4K提高到8K，可以装下更大的程序，但是若单从运算速度来讲，由于二者都是8051的直系后代，基本上可以认为二者运算性能相同。考虑到内存的增加对较复杂的程序带来的好处，S51的总体性能是要比C51好不少的。另外S51比C51还增加了ISP功能，就是在线可编程功能，这可是很有用的功能，首先是省去购买编程器的钱。 两者在价格上区别不大，综上比较，根据本设计内容选择方案二。 3.2.2 温湿度传感器
目前传感器应用非常广泛，传感器的品种繁多，本次设计选择DHT11和SHT11进行比较，根据最适合本设计的方案用之。 方案一 DHT11：
湿度测量范围：20～95%RH； 温度度测量范围：0 ~ 50℃； 湿度测量精度：± 5%RH 温度测量精度：±2℃
方案二 SHT11：
湿度测量范围：0～100%RH；
温度测量范围：-40～+123.8℃； 温度测量精度： ±0.4℃ 湿度测量精度：±3.0%RH
虽然SHT11测量精度比较高，但是DHT11从价格上来说远远低于SHT11，本设计主要应用于人的日常生活，选择合适的元器件用做设计，DHT11完成能满足我们日常生活检测的需求，故本次设计选择DHT11作为设计温湿度传感器。其实物图如下：
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3.2.3 显示器
方案一：数码管显示，数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，起驱动方式分别为静态驱动和动态驱动，静态驱动编程简单，显示亮度高但是占用I/O端口多，在十几应用时必须增加译码器驱动进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。动态电路是最广泛的显示方式之一，其能够节省大量的I/O端口，而且功耗低。针对数码管，其显示单调不具备数据的直观性。
方案二：LCD1602液晶显示，具有字符发生器ROM，可显示192种字符（32个5x10点阵字符和160个5x7点阵字符和），具有64个字节的自定义字符RAM，可以自定义4个5x11点阵字符或8个5x8点阵字符。具有80个字节的RAM，标准的接口特性，适配m6800系列mpu的操作时序。模块结构轻巧、紧凑、装配容易，像素分辨率高,尺寸小。
对于本次设计，只要同时能直观地显示温度湿度出来就可以了，选择LCD1602能够把温湿度很直观的显示出来，而且不占用资源，在设定阈值时更能简洁明了，1602能显示两行字符，恰好对应分配给温度和湿度，本次设计选择LCD1602为显示元件。1602实物图如下：
4 系统硬件设计
4.1单片机STC89C51简介
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