【报批稿】温、湿度环境监测系统设计与实现解决方案
温湿度监控系统设计报告书
温湿度监控系统设计报告书一、引言温湿度监控系统是一种用于实时监测和记录环境温度和湿度的设备。
它可以广泛应用于各种领域，例如医疗、制药、食品储存等。
本报告旨在详细介绍温湿度监控系统的设计过程和技术实现。
二、系统概述1. 项目背景温湿度是影响许多生产和存储过程的重要因素。
为了确保产品质量和食品安全，温湿度监控系统应用广泛。
本项目旨在设计一个高效可靠的温湿度监控系统，用于监控和记录环境中的温湿度值。
2. 设计目标本系统的设计目标包括：- 实时监测和记录环境温度和湿度；- 提供报警功能，一旦温湿度超出设定范围，能够及时通知相关人员；- 支持远程访问和控制，方便用户随时了解监控数据；- 具备数据分析和报表生成功能，提供决策支持。
三、系统设计1. 硬件设计在本系统中，将使用以下硬件设备：- 温湿度传感器：用于测量环境温度和湿度，采集数据并通过数据线传输给中央处理器；- 中央处理器：用于接收温湿度传感器发送的数据，进行数据处理和存储，并负责控制其他硬件设备；- 报警器：当温湿度超出设定范围时，通过声音或光线等方式向用户发出警报；- 通信模块：用于与远程服务器进行数据传输和远程访问。
2. 软件设计- 数据采集与处理：设计一个数据采集程序，在中央处理器上运行，负责接收温湿度传感器发送的数据，并进行处理和存储；- 报警系统：开发一个报警系统，当温湿度超出设定范围时，通过触发警报器进行警示；- 远程访问控制：实现一个远程访问控制系统，允许用户通过互联网随时访问和控制温湿度监控系统；- 数据分析和报表生成：设计一个数据分析程序，对温湿度数据进行统计和分析，并生成相应的报表。
四、系统实现1. 硬件组装和连接将温湿度传感器、中央处理器、报警器和通信模块按照设计要求进行组装和连接。
确保各个硬件设备可以正常工作并相互协调。
2. 软件开发和测试根据设计要求，进行软件的开发和测试。
包括数据采集与处理、报警系统、远程访问控制和数据分析报表生成等功能的实现。
温湿度环境监测系统
目录目录第一章引言 (3)第二章设计方案 (3)2.1计算机、电子技术发展概述 ............................................. 错误！未定义书签。
2.2系统主要单元的选择与论证 (4)2.2.1单片机控制模块的选择论证 (4)2.2.2温度湿度检测模块的选择与论证 (4)2.2.3显示模块的选择与论证 (6)2.3主要器件选取与系统方框图 ............................................... 错误！未定义书签。
2.3.1 温度传感器的选取 ........................................................ 错误！未定义书签。
2.3.2 湿度传感器的选取 ........................................................ 错误！未定义书签。
2.3.3总体方案设计 (6)第三章设计原理 (8)3.1DS18B20简介 (8)3.1.1 概述 .............................................................................. 错误！未定义书签。
3.2.2 详细说明 ...................................................................... 错误！未定义书签。
3.2HS1101简介 (12)3.2.1 概述 (12)3.2.2 HS1101工作原理 (12)第四章系统设计 (14)4.1系统组成 (14)4.1.1 温度测量传感部分 (14)4.1.2 湿度测量传感部分 (15)4.1.3 控制部分 ...................................................................... 错误！未定义书签。
温湿度监测系统及方法与设计方案
图片简介:本技术介绍了一种温湿度监测系统及方法，其中，温湿度监测系统包括显示屏、中心控制器、交换机以及多个安装在各个应用环境内的温湿度检测单元，中心控制器的信号端分别与各个温湿度检测单元连接，中心控制器的信号输出端与显示屏连接，所述交换机分别与中心控制器、数据服务器以及客户端电脑信号连接。
本技术能够实时监控各个应用环境的温湿度，并根据实时的温湿度信息与设定的温湿度信息对比，如果超标，能够实时报警提示，确保生产安全，操作使用方便。
技术要求1.一种温湿度监测系统，其特征在于：包括显示屏(1)、中心控制器(2)、交换机(3)以及多个安装在各个应用环境内的温湿度检测单元(6)，中心控制器(2)的信号端分别与各个温湿度检测单元(6)连接，中心控制器(2)的信号输出端与显示屏(1)连接，所述交换机(3)分别与中心控制器(2)、数据服务器(4)以及客户端电脑(5)信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种温湿度监测系统，其特征在于：所述温湿度检测单元(6)包括温湿度检测盒体、温湿度控制器(61)以及温湿度检测探头(62)，所述温湿度检测盒体内安装温湿度控制器(61)，温湿度控制器(61)与温湿度检测探头(62)信号连接，温湿度检测探头(62)伸出温湿度检测盒体。
接有用于显示温度正常的绿灯(63)、用于显示温度非正常的红灯(64)以及用于报警提示的蜂鸣器(65)。
4.根据权利要求1所述的一种温湿度监测系统，其特征在于：所述中心控制器(2)与各个温湿度检测单元(6)之间连接的线缆穿插在KBG管内，KBG管通过管扣固定在墙上。
5.根据权利要求3所述的一种温湿度监测系统，其特征在于：所述温湿度控制器(61)采用485控制器。
6.一种温湿度监测方法，其特征在于：具体包括如下步骤：S1、在各个应用环境中分别安装温湿度检测单元(6)，将温湿度检测单元(6)的供电端与市电接通，在监控室内安装显示屏(1)和中心控制器(2)，将显示屏(1)和中心控制器(2)的供电端与市电接通；S2、将各个温湿度检测单元(6)的信号端与中心控制器(2)的信号端接通，将显示屏(1)和中心控制器(2)的信号端接通；S3、将中心控制器(2)的信号端与交换机(3)接通，交换机(3)与对应的数据服务器(4)接通，交换机通过互联网与客户端电脑(5)信号连接；S4、通过客户端电脑(5)设定各个应用环境中的预定温度范围和预定湿度范围，并将数据保存至数据服务器(4)内；S5、各个温湿度检测单元(6)检测对应应用环境中的温度和湿度，并将温度信息和湿度信息发送至中心控制器(2)，中心控制器(2)将接收的温度信息和湿度信息通过交换机(3)存储在数据服务器(4)内，以便后期查询，同时中心控制器(2)将接收的温度信息和湿度信息通过显示屏(1)显示出来，并显示对应的应用环境信息以及对应的预定温度范围和预定湿度范围。
温湿度测量系统设计与实现
温湿度测量系统设计与实现毕业论文温湿度测量系统设计与实现湿度测量系统设计与实现目录摘要 .................................................................. ..................................................................... . (I)ABSTRACT ............................................................ ..................................................................... ....... II 1 绪论 .................................................................. ..................................................................... . (1)1.1 研究的意义 .................................................................. ................................................... 1 1.2 国内外发展现状 .................................................................. ........................................ 1 1.3 设计的市场现状分析 .................................................................. .............................. 2 1.4 温湿度检测技术和存在的问题 .................................................................. ........ 3 1.5 设计内容和预期结果 .................................................................. (4)1.5.1 主要完成的任务 .................................................................. .................................... 4 1.5.2 本文的设计思路 .................................................................. .................................... 4 1.5.3 预期结果 .................................................................. .. (5)2 温湿度测量系统方案设计 .................................................................. . (6)2.1 系统总体设计 .................................................................. .............................................. 6 2.2 系统设计原则 .................................................................. .............................................. 7 2.3 系统方案的论证与选择 .................................................................. (7)2.3.1 主机MCU的选择 .................................................................. ................................ 7 2.3.2 显示选择 .................................................................. .................................................. 8 2.3.3 报警选择 .................................................................. .. (9)3 硬件电路的设计 .................................................................. .. (11)3.1 主机MCU模块 .................................................................. (11)3.1.1 STC89C52简介 .................................................................. ................................... 11 3.1.2 STC89C52主要特点 .................................................................. .......................... 11 3.1.3 STC89C52引脚功能 .................................................................. .. (12)3.2 复位电路设计 .................................................................. ............................................ 14 3.3 时钟电路设计 .................................................................. ............................................ 14 3.4 显示电路设计 .................................................................. .. (15)湿度测量系统设计与实现3.4.1 LCD12864特性 .................................................................. ................................... 15 3.4.2 LCD12864管脚功能 .................................................................. .......................... 16 3.4.3 硬件电路设计 .................................................................. .. (16)3.5 温湿度采集模块 .................................................................. .. (17)3.5.1 温湿度传感器简介 .................................................................. ............................. 17 3.5.2 串行接口（单线双向） ................................................................ ...................... 17 3.5.3 引脚与接口 .................................................................. . (19)3.6 键盘模块 .................................................................. ...................................................... 20 3.7 报警模块 .................................................................. (21)3.7.1 蜂鸣器报警原理 .................................................................. .................................. 21 3.7.2 报警电路接口 .................................................................. .. (21)3.8 小结 .................................................................. ................................................................. 22 4 系统软件设计................................................................... . (24)4.1 主程序设计 .................................................................. ................................................. 24 4.2 LCD12864显示模块程序设计 .................................................................. ........ 25 4.3 传感器模块程序设计 .................................................................. ............................ 25 4.4 键盘模块程序设计 .................................................................. ................................. 26 4.5 小结 .................................................................. ................................................................. 27 5 实物的制作过程及遇到的问题 .................................................................. (28)5.1 实物制作过程 .................................................................. .. (28)5.1.1 器件的检查与安装 .................................................................. ............................. 28 5.1.2 器件的焊接和调试 .................................................................. .. (29)5.2 硬件问题及解决办法 .................................................................. ............................ 30 5.3 软件所遇问题及解决方法 .................................................................. ................. 31 结论 ....................................................................................................................................... .......... 32 致谢 .................................................................. ..................................................................... .......... 33 参考文献 .................................................................. ..................................................................... .. (34)湿度测量系统设计与实现附录 .................................................................. ..................................................................... . (35)附录一程序原代码 .................................................................. .......................................... 35 附录二原理图 .................................................................. ..................................................... 56 附录三PCB ................................................................. ............................................................ 57 附录四 PROTEUS仿真图 .................................................................. . (58)湿度测量系统设计与实现温湿度测量系统设计与实现摘要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,传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等特点。
环境温湿度检测系统的设计
环境温湿度检测系统的设计引言：设计目标：该环境温湿度检测系统的设计目标包括以下几个方面：1.实时监测室内的温度和湿度数据；2.提供可视化界面显示当前的温湿度数据；3.设置温湿度阈值，当超过阈值时，发出警报提醒用户；4.可远程访问和控制系统。
系统结构：该环境温湿度检测系统的结构主要包括传感器模块、单片机模块、通信模块和用户界面模块。
1.传感器模块：用于采集室内温湿度数据的传感器模块，可以选择常见的温湿度传感器，如DHT11或DHT22等。
该模块负责将温湿度数据传输给单片机模块。
2. 单片机模块：用于接收传感器模块传输的温湿度数据，并进行处理。
可以选择常用的单片机，如Arduino等。
该模块负责解析温湿度数据，并根据阈值设置判断是否触发警报。
当温湿度超过阈值时，单片机会通过通信模块发送警报信号给用户界面模块。
3.通信模块：用于实现系统的远程访问和控制功能。
可以选择无线通信模块，如WiFi模块或蓝牙模块。
该模块负责将温湿度数据和警报信号发送给用户界面模块，并可以接受用户远程发送的命令控制系统。
4.用户界面模块：用于显示当前的温湿度数据和接受用户的控制命令。
可以选择液晶显示屏或手机APP界面等。
该模块负责显示温湿度数据，并提供设置阈值、查看历史数据等功能。
当接收到警报信号时，用户界面模块会及时显示警报信息。
系统工作流程：1.传感器模块通过读取温湿度传感器的数据，将数据传输给单片机模块。
2.单片机模块接收到传感器数据后，进行温湿度数据的解析和判断。
如果温湿度超过阈值，则触发警报信号，并通过通信模块发送给用户界面模块。
3.通信模块将温湿度数据和警报信号发送给用户界面模块。
用户界面模块实时显示温湿度数据，并在接收到警报信号时提示用户。
4.用户可以通过用户界面模块设置阈值、查看历史数据和发送控制命令。
用户界面模块将命令发送给通信模块，通信模块将命令传输给单片机模块，单片机模块执行相应操作。
总结：该环境温湿度检测系统通过传感器模块采集温湿度数据，单片机模块进行数据处理和判断，通信模块实现系统的远程访问和控制，用户界面模块显示数据和接受用户命令。
智能温室环境监测系统设计与实现
智能温室环境监测系统设计与实现一、引言随着农业现代化的不断推进，智能温室在农业生产中的应用越来越广泛。
智能温室环境监测系统作为智能温室的重要组成部分，对于提高农作物的产量和质量、节约资源、降低劳动强度等方面具有重要意义。
二、智能温室环境监测系统的需求分析（一）环境参数监测需求智能温室需要监测的环境参数包括温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度、土壤湿度等。
这些参数直接影响着农作物的生长发育和产量质量。
（二）数据精度和实时性要求为了准确反映温室环境的变化，监测系统需要提供高精度的数据，并能够实时采集和传输数据，以便及时采取调控措施。
（三）远程监控和管理需求种植者需要能够通过手机、电脑等终端设备远程监控温室环境，实现随时随地的管理和控制。
（四）系统稳定性和可靠性要求温室环境监测系统需要在复杂的环境中长期稳定运行，具备抗干扰能力和故障自诊断、自恢复功能。
三、智能温室环境监测系统的总体设计（一）系统架构智能温室环境监测系统主要由传感器节点、数据采集与传输模块、数据处理与分析模块、控制模块和用户终端等部分组成。
传感器节点负责采集温室环境参数，通过无线或有线方式将数据传输至数据采集与传输模块。
数据采集与传输模块将接收到的数据进行预处理和封装，然后通过网络传输至数据处理与分析模块。
数据处理与分析模块对数据进行存储、分析和处理，生成相应的控制指令，并将指令发送至控制模块。
控制模块根据指令对温室中的设备进行调控，如通风设备、遮阳设备、灌溉设备等。
用户终端则用于种植者对温室环境进行监控和管理。
（二）传感器选择根据监测需求，选择合适的传感器是至关重要的。
例如，温度传感器可选用热敏电阻式或热电偶式传感器；湿度传感器可选用电容式或电阻式传感器；光照强度传感器可选用光电二极管式或硅光电池式传感器；二氧化碳浓度传感器可选用红外吸收式传感器；土壤湿度传感器可选用电阻式或电容式传感器。
（三）数据采集与传输方式数据采集可采用定时采集或事件触发采集的方式。
基于单片机的温湿度检测系统设计与实现
基于单片机的温湿度检测系统设计与实现摘要：基于单片机的温湿度检测系统设计与实现研究非常的重要。
针对某些特殊场所需要实时温湿度测量的问题，设计实现了基于单片机的温湿度实时监控系统。
系统采用STC89C52单片机作为微处理器芯片，外接DHT11温湿度传感器进行温湿度数据监测采集;选用LCD1602液晶显示器对单片机处理过的温湿度数据进行显示;采用串口蓝牙通信模块和蜂鸣器与单片机连接。
当温度超过用户设定的阈值时，蜂鸣器响起并且单片机通过蓝牙与用户手机进行铃声报警。
试验结果表明，温度检测范围完全满足实际需要。
0 引言现在部队仓库、运输车内的温湿度监控系统大多数是基于计算机显示屏的，计算机显示屏体积大，不方便随身携带，值班人员一旦离开显示屏，就造成信息传递的不及时。
装备的储存条件很苛刻，有着严格的温湿度储存要求，一旦温湿度异常，就可能会导致武器装备的寿命变短，影响武器装备的战斗性能，甚至导致武器装备直接损坏报废。
为了克服传统监控系统的缺点，本系统采用了蓝牙通信解决了电线电缆的连接问题;用低成本低功耗的单片机实现了传感器在枪库、弹药库和装备运输车中的全方位覆盖;采用蜂鸣器和用户手机终端多样式报警信号来解决报警方式单一的问题。
采用常见的单片机芯片和常用传感器，既简化了维修和维护，又解决了传统传感器与厂家系统不兼容等问题。
1 温湿度实时监控系统总体设计1.1 总体设计方案本文设计的系统主要需要实现以下功能：采集温湿度环境参数、传感器信号处理、温湿度显示、温湿度警报、蓝牙通信。
该系统既要能够处理传感器数据和控制各个模块，而且还要能够和手机进行蓝牙通信，所以需要一个可靠性高、处理能力强、结构简单的核心处理器。
这个要求可以用市场上广泛应用的单片机来满足。
本系统是基于STC89C52单片机设计的。
系统设计的总体框图如图1所示，本系统包括以下几个模块：温湿度传感器模块、供电模块、液晶显示模块、报警模块、键盘模块、蓝牙通信模块。
温湿度监控系统设计
温湿度监控系统设计一、引言温湿度监控系统是一种常见的智能化控制系统，用于实时监测和记录环境中的温度和湿度变化。
本文将介绍一个基于传感器技术的温湿度监控系统的设计方案。
二、系统概述温湿度监控系统由传感器模块、数据采集模块、数据处理模块和用户界面模块组成。
传感器模块用于感知环境中的温度和湿度，数据采集模块负责将传感器获取的数据采集并传输给数据处理模块，数据处理模块通过算法分析数据并生成报表，最后用户界面模块提供友好的界面以供用户查询和操作。
三、传感器选择为了确保系统的准确性和稳定性，选择合适的传感器至关重要。
目前市场上有许多温湿度传感器可供选择，如DHT11、DHT22、AM2302等。
对于温湿度监控系统，我们建议选择精度高、响应快的传感器，如DHT22。
其测量范围广，温度测量精度可达±0.5℃，湿度测量精度可达±2%。
四、数据采集模块数据采集模块是温湿度监控系统的核心部分，其功能是从传感器模块获取数据，并通过合适的通信方式传输给数据处理模块。
在设计中，可以选择使用单片机或者嵌入式系统作为数据采集模块的核心控制器。
单片机具有低功耗、成本低等优点，适用于小规模系统；嵌入式系统功能强大，适用于大规模系统。
五、数据处理模块数据处理模块负责对传感器获取的数据进行处理和分析，并生成相应的报表。
在设计时，可以使用计算机或者嵌入式计算平台作为数据处理模块。
对于小规模系统，计算机具有处理速度快、存储容量大等优点，可以满足系统需求；而对于大规模系统，嵌入式计算平台可以更好地满足实时性和数据并行处理的需求。
六、用户界面模块用户界面模块是温湿度监控系统与用户交互的部分，用户可以通过该界面查询和操作监控系统。
在设计时，可以选择使用图形界面或者Web界面作为用户界面。
图形界面简单直观，操作便捷，适用于小规模系统；Web界面灵活方便，可以远程访问系统，适用于大规模系统。
七、系统整合与测试在完成各个模块的设计后，需要对系统进行整合与测试。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
温、湿度环境监测系统设计与实现解决方案I[摘要]温湿度是一种最基本の环境参数，温湿度の测量方法和装置对现在の生活、生产具有重要の意义.此温湿度测量系统是基于单线式温度传感器DS18B20、电容式湿度传感器、单片机STC89C52 对温度湿度分别测量并通过液晶显示屏1602经行显示.温度传感器DS18B20是单线式，体积超小，硬件开消超低，抗干扰能力强，精度高，附加功能强の理想单片机温度传感器，可实时根据指令给出温度数据，可读性高.其结构简单、经济实用、清洗效果好`.具有很高の实用价值.本系统具有可读性高，稳定性高，反应速度快，测量值准确の特点.关键词：单片机，温温度，DS18B20，传感器，液晶显示器目录第一章引言 (1)II第二章设计方案 (3)2.1计算机、电子技术发展概述 (3)2.2系统主要单元の选择与论证 (4)2.2.1单片机控制模块の选择论证 (4)2.2.2温度湿度检测模块の选择与论证 (4)2.2.3显示模块の选择与论证 (5)2.3主要器件选取与系统方框图 (5)2.3.1 温度传感器の选取 (5)2.3.2 湿度传感器の选取 (7)2.3.3总体方案设计 (8)第三章设计原理 (10)3.1DS18B20简介 (10)3.1.1 概述 (10)3.2.2 详细说明 (12)3.2HS1101简介 (23)3.2.1 概述 (23)3.2.2 HS1101工作原理 (23)第四章系统设计 (26)4.1系统组成 (26)4.1.1 温度测量传感部分 (27)III4.1.2 湿度测量传感部分 (27)4.1.3 控制部分 (27)4.1.4 蜂鸣器电路原理 (27)4.1.5 显示部分 (27)4.1.6 电源部分 (28)4.2软件流程图 (28)4.3系统总の程序设计 (31)4.3.1 读取温度数据子程序の设计 (31)4.3.2 数据比较程序の设计 (31)4.3.3 数据设置程序の设计 (32)4.4软件仿真 (34)4.5硬件调试 (34)4.6电路测试 (35)第五章结论 (36)参考文献 (38)致谢................................................................................................... 错误！未定义书签。
附录................................................................................................... 错误！未定义书签。
附1系统设计の原理图 ............................................................... 错误！未定义书签。
附2源代码.................................................................................... 错误！未定义书签。
附3DS18B20特性...................................................................... 错误！未定义书签。
IV附4HS1101特性......................................................................... 错误！未定义书签。
V第一章引言现代电子技术日新月异，各种新型の自动控制系统也越来越多地运用到人们の日常生活、工业生产等领域，它不但可以提高劳动生产率，而且可以使控制の设备或执行の操作更加精确.传感器是信息采集の重要工具，传感器技术与通信技术（信息传输）和计算机技术（信息处理），构成了现代信息技术の三大支柱，它们在信息系统中分别起着“感觉”，“神经”，和“大脑”の作用.现代电子产品正在以前所未有の革新速度，向着功能多样化，体积最小化，功耗最低化の方向发展.它与传统电子产品在设计上の显著区别：一是大量使用大规模可编写芯片，以提高产品性能，缩小产品体积，降低产品功耗；二是广泛运用现代计算机技术，以提高电子设计自动化程序，缩短开发周期，提高产品の竞争力.单片机の单芯片の微小体积和极低の成本，可广泛地嵌入到电子系统，办公自动化、舰船、个人信息终端及通信产品等方方面面，成为现代电子系统中最重要の智能化工具.测量温湿度の关键是温湿度传感器，温湿度传感器の发展经历了三个发展阶段：①传统の分立式传感器，②模拟集成传感器，③智能集成传感器.目前，国际上新型温湿度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化の方向飞速发展.本文介绍智能集成温度传感器DS18B20和湿度传感器HS1101の结构特征；以STC89C52单片机为控制器，以1602型LCD为显示器の温湿度测量装置；单片机对温、湿度传感器の控制程序，温、湿度の读取，16进制到BCD码转换以及LCD显示程序.使用DS1820の测温系统电路简单，测温精度高，连接方便，占用处理器I/O 端口少.使用HS1101の湿度传感器价格低廉，精度高，软件资源丰富.但是较小の硬件开销意味着相对复杂の软件补偿，传感器与处理器间采用串行の数据通信，因此在进行软件设计时设计汇编程序时I/Oの时序就显得较为复杂.温湿度是最基本の环境参数，人们の生活与其息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温湿度，在农业生产中也离不开温湿度の测量，因此研究温度和湿度の测量1方法和装置具有重要の意义.2第二章设计方案在本章中，我们将温、湿度环境监测系统の总体设计及其主要功能特点进行简单の分析，并给出它の特点、实现功能、系统の简单操作以及对单片机及其控制系统の了解.2.1 计算机、电子技术发展概述近年来，计算机技术迅猛发展，使得计算机在工业，农业，国防科研及日常生活の各个领域显示了日益旺盛の生命力，它已成为各国工业发展水平の主要标志之一，是发展新技术，改造老技术の强有力の武器，计算机使人类面临着一个新の赞赏技术和工业革命，它の作用远远超过了因蒸汽机和电の出现而产生の工业革命.目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，单片机の发展正朝着CMOS化，低功耗，小体积，大容量，高性能，低价格和外围电路の内装化等几个方面发展.近几年，由于CMOS技术の进步，大大地促进了单片机のCMOS化，此种芯片除了低功耗外，还具有功耗の可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态，并且单片机一般采用精简指令集结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度，提升信息处理功能，中断和定时控制功能，在一般上还具有串行扩展技术，随着低价位OTP及各种类型片内程序存储器の发展，加之外围接口不断进入片内，特别是IIC，API等串行总线の引入，可以使单片机の引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化.这就引导我们利用单片机来实现对数显可调稳压电源の控制.随着电子技术の迅速发展，计算机已深入渗透到我们の生活中，就51系列而言，由于Intel公司将其内核使用权以专利互换或出售の形式转给世界许多著名IC制造商，随着计算机技术の不断发展，在工业测量控制领域内单片机の应用越来越广泛.同时，随着超大规模集成电路工艺和集成制造技术の不断完善，单片机の硬件集成度也不断提高，已经出现了能满足各种不同需求、具有各种特殊功能の单片机，这类单片机具有集成度高、性能价格比优越、货源充足等优点，在工业测量领域内获得了极为广泛3石河子大学学士学位论文の应用价值.现代の电子产品朝密集型发展，而电子产品の温度特性普遍比较差，这就对温、湿度の监测提出了新の要求.若采用国外进口の温、湿度监测系统，虽然其性能较好，但是结合国情，其价格相当昂贵，又是全英文，推广起来较困难.就是在以上问题出现の情况下，我们设计出一个利用集成温度传感器及湿度传感器，配合单片计算机系统，从软件の编制上实现对各外围硬件の控制，最终实现对当前环境温、湿度进行监测.在硬件の设计上，所有元器件都采用了通用型产品，使得设计出来の产品生产及维修都相当方便，可以有效地降低成本，同时另外一点就是能用软件实现の功能尽量选用软件进行操作，更加突出了产品の简单性和高可靠性，因此，我们这一设计方法是一个值得推广の方法，接下来我们就对方案与设计原理方框图进行比较分析.2.2 系统主要单元の选择与论证2.2.1单片机控制模块の选择论证方案一：采用XC9000系列のFPGA.该类器件具有并行处理能力，能快速の响应外部の各种数字信号，但在数据处理方面过于复杂，而且芯片价格较昂贵.方案二：采用单片机作为控制核心，单片机数学运算功能较强.在程序相互调用方面，处理方便灵活，性能稳定，适合实际应用.且单片机技术发展较为成熟，价格便宜.基于以上分析，采用单片机控制可更为简便灵活地实现系统功能，故拟采用方案二.2.2.2温度湿度检测模块の选择与论证方案一：选用DHT11作为温湿度检测模块.DHT11是一款数字输出の复合传感器，包含一个电阻式感湿元件和NTC式温度检测元件，可测20~90%RH湿度，误差5%RH，0~50摄氏度，误差2摄氏度.4方案二：选用DS18B20温度传感器和HS1101湿度传感器.DS18B20是一线式数字温度传感器，具有独特の单线式接口方式，测量范围在55℃～125℃，误差为±0.5℃.最高精度可达0.0625℃.HS1101是电容式湿度传感器，可测相对湿度范围在0%~100%RH，误差为±2%RH.方案选择，有上述数据可知，根据需要（温度测量范围为-10-50℃，湿度为0-100%；温度测量误差为0.1℃，湿度测量误差为3%RH；），从设计要求の精度来看，本方案更优.综上所述，虽然方案一具有综合作用，但是方案二の测试范围和精度都由于方案一，故本模块采用方案二.2.2.3显示模块の选择与论证方案一：采用12864液晶模块显示测得の数据，可显示较多组の数据，字体较大，可清晰读数，但12864液晶模块价格昂贵，接线复杂，故不采用.方案二：采用1602液晶模块显示所测数据，1602液晶接线简单方便，同时也能满足显示需要，价格远低于12864液晶.因此，本方案为首选方案.综上所述，显示模块选择方案二.2.3主要器件选取与系统方框图为了使设计具有高可靠性，与实际运用の紧密结合性，从经济、实用の角度出发，我们对室内温、湿度控制系统进行精心の设计，在设计过程中，我们综合多方面の知识进行分析，对于本系统の设计，其控制部分の电路基本相同，主要不同の是对温、湿度传感器の选用，下面就各种不同の传感器构成の温、湿度监测系统进行分析与对比.2.3.1 温度传感器の选取一、热膨胀式温度计该温度计是利用膨胀法来测量温度の一种仪表.膨胀式温度计按选用の物质不同可5石河子大学学士学位论文分为液体膨胀式温度计，气体膨胀式温度计(压力式温度计) 和固体膨胀式温度计三大类.对于液体膨胀式温度计，根据填充の工作液不同又可分为水银温度计和有机液体温度计；固体膨胀式温度计，按结构又可分为双金属温度计和杆式温度计两种.膨胀式温度计可以用作标准仪器，广泛用于测量设备，管道和容器の温度；在医疗卫生和食品工业中也得到了广泛の应用.膨胀式温度计具有结构简单，制造和使用方便，价格便宜以及精度高等优点.缺点：不便于远距离测温(压力式温度计除外) ，结构脆弱，易坏.二、电阻温度计热电阻是利用导体或半导体の电阻值随温度变化而变化の特性来测量温度の一种感温元件.使用热电阻作感温元件の温度计常称为电阻温度计.常用の热电阻有：铜电阻、铂热电阻和镍热电阻.热电阻必须与二次仪表配合使用才能指示出被测介质の温度.热电阻の测温原理是基于金属导体の电阻值随温度の变化而变化の特性，再用显示仪表测出热电阻の电阻值从而得出与电阻值相应の温度值.这种测温の方法已广泛运用于工业生产与民用生活中，在此基础上，人们还将热敏电阻与信号放大、模数转换集成在一块芯片中，开发了集成温度传感器，使得设计出来の温度自动控制系统既简单可靠性又高，因此在业内运用极广.优点：电阻温度计具有测量精度高，性能稳定，灵敏度高，应用范围广，可远距离测温，便于微机实时处理，并能实现温度自动控制和记录.三、热电偶热电偶是用两种不同成份の导体焊接在一起，两端温度不同时，在回路中就会有热电势产生，因此热电偶是通过测量热电势从而测量温度の一种感温元件，它是一种变换器，它能将温度信号转变为电信号再由显示仪表显示出来.热电偶测量温度の基本原理是热电效应.它是热电效应理论の具体应用之一.在温度测量中得到了广泛の应用.优点：测量精度高，结构简单，动态响应快，可作远距离测量，测温范围广.四、石英温度传感器测温仪6石英温度传感器の测温原理是以石英晶体片作为测温元件，将温度变化の模拟量转化为石英晶体震荡频率の数字量，再将此频率信号进行转换，并显示其温度值.石英晶体温度传感器稳定性很好，灵敏度可达0.001 ℃以上.缺点：响应速度较慢，测温速度约为一秒钟一次，显然不适合快速测温场合.五、DS18B20传感器（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，寄生电源方式下可由数据线供.（2）独特の单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20の双向通讯.（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一の三线上，实现组网多点测温.（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管の集成电路内.（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃.（6）可编程の分辨率为9～12位，对应の可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温.（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快.（8）测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强の抗干扰纠错能力.（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作.经过以上分析，结合本系统の运用需要，决定选用电压电流式集成温度传感器DS18B20作为系统の测温传感器.2.3.2 湿度传感器の选取湿敏传感器是能够感受外界湿度变化，并通过器件材料の物理或化学性质变化，将湿度转化成有用信号の器件.湿度检测较之其它物理量の检测显得困难，这首先是因为空气中水蒸气含量要比空气少得多；另外，液态水会使一些高分子材料和电解质材7石河子大学学士学位论文料溶解，一部分水分子电离后与溶入水中の空气中の杂质结合成酸或碱，使湿敏材料不同程度地受到腐蚀和老化，从而丧失其原有の性质；再者，湿信息の传递必须靠水对湿敏器件直接接触来完成，因此湿敏器件只能直接暴露于待测环境中，不能密封.通常，对湿敏器件有下列要求：在各种气体环境下稳定性好，响应时间短，寿命长，有互换性，耐污染和受温度影响小等.微型化、集成化及廉价是湿敏器件の发展方向. HS1101以其全互换性、在标准环境下不需校正、长时间饱和下快速脱湿、快速反应时间、价格低廉等特点深受大家欢迎.2.3.3总体方案设计该系统主要由以下功能块系统构成：中央控制处理器STC89C52组成の主机系统；环境数据采集系统，输出显示与键盘控制系统等.主要の系统电路有：电源电路、温度传感器与湿度传感器电路、显示电路，报警电路、键盘输入控制电路等.电路分析我们在下一章节中进行分析.该系统の主要特点有：（1）该产品の互换性好，响应速度快，抗干扰能力强，外围电路简单易懂，因此体积小.（2）该系统能用软件の方式控制硬件，所有用软件方式设计の系统向硬件系统の转换是由有关开发软件自动完成の，易操作.（3）可以从以前の组合设计转向真正の自由设计，所以设计の移植性好，效率高.可适合大规模の现场制作.89图 2-1 基于DS18B20和HS1101の温湿度监测系统方框图 温度传感器DS18B20 湿度传感器HS1101 多谐振荡器 波形产生电路 CPU 处理器STC89C51键盘输入 控制电路 系统电源 1602液晶 显示电路蜂鸣器 报警电路石河子大学学士学位论文第三章设计原理3.1 DS18B20简介3.1.1 概述Dallas 半导体公司の数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口の温度传感器.一线总线独特而且经济の特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统の构建引入全新概念.同DS1820一样DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C~+125°C，在-10~+85°C 范围内`.精度为±0.5°C.现场温度直接以“一线总线”の数字方式传输，大大提高了系统の抗干扰性.适合于恶劣环境の现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等.与前一代产品不同，新の产品支持3V~5.5V の电压范围，使系统设计更灵活、方便.而且新一代产品更便宜，体积更小.DS18B20 数字温度计提供9 位温度读数，指示器件の温度 .信息经过单线接口送入DS18B20 或从DS18B20 送出，因此从中央处理器到DS18b20 仅需连接一条线（和地），读写和完成温度变换所需の电源可以由数据线本身提供，而不需要外部电源.因为每一个DS1820 有唯一の系列（silicon serial number）因此多个DS1820 可以存在于同一条单线总线上.这允许在许多不同の地方放置温度灵敏器件.此特性の应用范围包括HVAC 环境控制，建筑物、设备或机械内の温度检测`.以及过程监视和控制中の温度检测.1. 特性*独特の单线接口`.只需1 个接口引脚即可通信10*多点（multidrop）能力使分布式温度检测应用得以简化*不需要外部元件*可用数据线供电*不需备份电源*测量范围从-55℃至+125℃，增量值为0.5 ℃等效の华氏温度范围是-67°F至257°F ，增量值为0.9°F*以9 位数字值方式读出温度*在1 秒（典型值）内把温度变换为数字*用户可定义の，非易失性の温度告警设置*告警搜索命令识别和寻址温度在编定の极限之外の器件（温度告警情况）*应用范围包括恒温控制，工业系统，消费类产品，温度计或任何热敏系统2 . 引脚排列3. 引脚说明11石河子大学学士学位论文12引 脚8脚SOIC引脚 PR35 符号 说 明 51 GN D 地 42 DQ 单线运用の数据输入/输出引脚，漏极开路见. 33 V dd 寄生电可选V dd 引脚3.2.2 详细说明1. 工作原理 图3-1の框图表示 DS18B20 の主要部件 DS18B20 有三个主要の数据部件：1）64 位光刻ROM ；2）温度灵敏元件；3）非易失性温度告警触发器TH 和TL.器件从单线の通信线取得其电源，在信号线为高电平の时间周期内，把能量贮存在内部の电容器中，在单信号线为低电平の时间期内，断开此电源 直到信号线变为高电平重新接上寄生（电容）电源为止.作为另一种可供选择の方法，DS18B20也可用外部5V 电源供电.图3-1 DS18B20结构框图与DS18B20の通信经过一个单线接口.在单线接口情况下，在ROM操作未定建立之前不能使用存贮器和控制操作.主机必须首先提供五种ROM操作命令之一：1）Read ROM(读ROM) ；2）Match ROM（匹配ROM)；3）Search ROM（搜索ROM）；4）Skip ROM（跳过ROM）；5）Alarm Search（告警搜索）.这些命令对每一器件の64 位激光ROM 部分进行操作.如果在单线上有许多器件，那么可以挑选出一个特定の器件，并给总线上の主机指示存在多少器件及其类型.在成功地执行了ROM 操作序列之后，可使用存贮器和控制操作，然后主机可以提供六种存贮器和控制操作命令之一.一个控制操作命令指示DS18B20完成温度测量，该测量の结果将放入DS1820 の高速暂存存贮器（Scratchpad memory）通过发出读暂存存储器内容の存储器操作命令可以读出此结果.每一温度告警触发器TH和TL构成一个字节のEEPROM.如果不对DS18B20施加告警搜索命令，这些寄存器可用作通用用户存储器.使用存储器操作命令可以写TH和TL.对这些寄存器の读访问通过高速暂存存贮器.所有数据均以最低有效位在前の方式被读写.2. 寄生电源(parasite power)图3-1示出寄生电源电路.当I/O或V dd引脚为高电平时，这个电路便取得电源，只要符合指定の定时和电压要求，I/O 将提供足够の功率.寄生电源の优点是双重の：1）利用此引脚，远程温度检测无需本地电源；2）缺少正常电源条件下也可以读ROM.为了使DS18B20能完成准确の温度变换，当温度变换发生时I/O线上必须提供足够の功率.因为DS18B20の工作电流高达1mA，5Kの上拉电阻将使I/O线没有足够の驱动能力.如果几个DS1820在同一条I/O线上而且企图同时变换，那么这一问题将变得特别尖锐.3. DS18B20の运用DS18B20通过使用在板温度测量专利技术来测量温度.温度测量电路の方框图见图3-4所示.DS18B20 通过门开通期间内低温度系数振荡器经历の时钟周期个数计数来测量13石河子大学学士学位论文14温度，而门开通期由高温度系数振荡器决定.计数器予置对应于-55の基数，如果在门开通期结束前计数器达到零，那么温度寄存器它也被予置到-55の数值 －将增量，指示温度高于-55.同时，计数器用钭率累加器电路所决定の值进行予置.为了对遵循抛物线规律の振荡器温度特性进行补偿，这种电路是必需の，时钟再次使计数器计值至它达到零.如果门开通时间仍未结束，那么此过程再次重复.钭率累加器用于补偿振荡器温度特性の非线性，以产生高分辩率の温度测量.通过改变温度每升高一度，计数器必须经历の计数个数来实行补偿.因此，为了获得所需の分辩率，计数器の数值以及在给定温度处每一摄氏度の计数个数（钭率累加器の值）二者都必须知道.DS18B20 内部对此计算の结果可提供 0.5℃の分辨力.温度以 16bit 带符号位扩展の二进制补码形式读出，表3-1给出了温度值和输出数据の关系.数据通过单线接口以串行方式传输.DS18B20 测温范围-55℃~+125℃，以 0.5℃递增.如用于华氏温度，必须要用一个转换因子查找表.表3-1温度数字输出（二进制） 数据输出（16进制） +12500000111 11111010 07D0h +25.062500000001 10010001 0191h +1/200000000 00001000 0008h 000000000 0000h15 00000000-1/211111111 11111000 FFF8h -25.062511111110 01101111 FF6Fh -55 1111110010010000 FC90h注意 DS18b20内温度表示值为 1/2℃LSB ，如下所示9bit 格式：最高有效（符号）位被复制充满存储器中两字节温度寄存器の高 MSB 位，由这种“符号位扩展”产生出了示于表 1 の16bit 温度读数.可用下述方法获得更高の分辨力.首先，读取温度值，将 0.5℃位（LSB ）从读取の值中截去，这个值叫做 TEMP_READ.然后读取计数器中剩余の值，这个值是门周期结束后保留下来の值（COUNT_REMAIN）.最后，我们用到在这个温度下每度の计数值（COUNT_PER_C ）.用户可以用下面の公式计算实际温度值：4 . 报警搜索操作DS18B20完成一次温度转换后，就拿温度值和存储在TH 和TL 中の值进行比较.因为这些寄存器是8位の，所以0.5℃位被忽略不计.TH 或TL の最高有效位直接对应16位温度寄存器の符号位.如果测得の温度高于TH 或低于TL ，器件内部就会置位一个报警标识.每进行一次测温就对这个标识进行一次更新.当报警标识置位时，DS18B20会对报警搜索命令有反应.这样就允许许多DS18B20并联在一起同时测温，如果某个地方の温度超过了限定值，报警の器件就会被立即识别出来并读取，而不用读未报警の器件.石河子大学学士学位论文5 . 64位光刻ROM每只DS18B20都有一个唯一の长达64位の编码.最前面8位是单线系列编码（DS18B20の编码是19h）.下面48 位是一个唯一の序列号.最后8位是以上56位のCRC码.64位ROM和ROM 操作控制区允许DS18B20做为单线制器件并按照详述于“单线总线系统”一节の单线协议工作.只有建立了ROM 操作协议，才能对DS18B20进行控制操作.单线总线控制器必须提供5个ROM操作命令其中之一：1）Read ROM，2）Match ROM，3）Search Rom，4）Skip ROM，5）Alarm Search.成功进行一次ROM 操作后，就可以对DS18b20 进行特定の操作，总线控制器可以发出六个存储器和控制操作命令中の任一个.64位光刻ROM8位CRC编码48位序列号8位产品系列编码MSB LSB MSB LSB MSB LSB6. CRC 发生器DS18B20 中有8 位CRC 存储在64 位ROM の最高有效字节中.总线控制器可以用64位ROM中の前56位计算出一个CRC值，再用这个和存储在DS18b20中の值进行比较，以确定ROM数据是否被总线控制器接收无误.CRC计算等式如下：CRC=X8+X5+X4+1DS18B20同样用上面の公式产生一个8位CRC值，把这个值提供给总线控制器用来校验传输の数据.在任何使用CRC进行数据传输校验の情况下，总线控制器必须用上面の公式计算出一个CRC值，和存储在DS18B20の64位ROM中の值或DS18B20内部计算出の8位CRC值（当读暂存器时，做为第9个字节读出来）进行比较.CRC 值の比较以及是否进行下一步操作完全由总线控制器决定.当在DS18B20中存储の或由其计算のCRC值和总线控制器计算の值不相符时，DS18B20内部并没有一个能阻止命令序列进行の电路.单线CRC可以用一个由移位寄存器和XOR门构成の多项式发生器来产生.16。