基于51单片机的简易温湿度测量仪

毕业设计（论文）设计（论文）题目:____基于51单片机的简易温湿度测量仪_单位（系别）：___电子信息工程系_____学生姓名：__傅胤翔___________专业：___通信工程___________班级：12学号：____0111081045________指导教师：____石鑫____________答辩组负责人：______________________填表时间：2012年5月重庆邮电大学移通学院教务处制编号：____________审定成绩：____________摘要单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)简称单片机,又称MCU(MicroControllerUnit),是将计算机的基本部分微型化,使之集成在一块芯片上的微机.片内含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。随着科技的发展，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。单片机单芯片的微小体积和低的成本，可广泛地嵌入到如玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通讯产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。本文所涉及的是市场占有率最高的是MCS—51系列，因为世界上很多知名的IC生产厂家都生产51兼容的芯片。生产MCS—51系列单片机的厂家如美国AMD公司、ATMEL公司、INTEL公司、WINBOND公司、PHILIPS公司、ISSI公司、TEMIC公司及南韩的LG公司、日本NEC、西门子公司等。到目前为止，MCS—51单片机已有数百个品种，还在不断推出功能更强的新产品。【关键词】单片机温度测控ABSTRACTMCS-80C51Basedonthetemperatureofthe51SCMmeasurementinstrumentAbstract:SingleChipMicrocomputerhereinafterreferredtoasthesinglechipmicrocomputer,alsoknownasMCU(MicroControllerUnit),thecomputeristhebasicpartofminiaturization,makeintegrationonasinglechipmicrocomputer.PiececontainsCPU、ROM、RAM、ParallelI/O、serialportsI/O、thetimer/counter、interruptcontrol、Thesystemclockandthesystembus,etc.Withthedevelopmentoftechnology,SCMisnotastrangenouns,,Itistheemergenceofthehistoryofmoderncomputertechnology,Becausethebirthofthesinglechipmicrocomputermarksformalformthecomputergeneralcomputersystemsandembeddedcomputersystemtwobranches.Singlechipmicrocontrollertinysizeandlowcost,Canbewidelyembeddedinsuchastoyshouseholdappliancesrobotinstrumentsautomotiveelectronicindustrialcontrolunitofficeautomationequipmentfinancialelectronicsystemshipterminalsandpersonalinformationcommunicationproduct,becomeamodernelectronicsystemisthemostimportantintelligenttool.ThispaperisrelatedtothemarketshareisthehighestMCS51series,becausemuchoftheworldfamousICmanufacturersareproduction51compatiblechipproductionMCS51seriesmicrocontrollermanufacturerssuchastheAMDATMELcompanyINTELcompanyWINBONDcompanyPHILIPScompanyTEMICcompanyandSouthKoreaISSIcompanyLGcompanyJapanNECSiemensag,etcsofar,MCS51SCMhashundredsofspecies,alsoincontinuouslyintroducemorepowerfulnewproducts.【Keywords】singlechipA/DtemperaturemeasurementandcontrolMCS-80C51目录前言1第一章温湿度测量的目的及要求2第一节作品设计目的第二节作品设计内容及要求第三节第三节本章小结第二章部分器件简介4第一节烟雾传感器4一、烟雾传感器介绍6二、MQ-2的构成及工作原理9第二节LM3939一、LM393简介与特点及应用10二、LM393功能结构10第三节单片机10一、单片机的概述10二、AT89C5111第四节蜂鸣器21第五节本章小结23第三章51单片机烟雾探测警报系统的硬件设计及实现24第一节MQ-2模块设计24第二节蜂鸣器电路设计25第三节51单片机烟雾探测警报器整体设计实现26第四节本章小结27第四章51单片机烟雾探测警报系统的软件编写及调试28第一节系统的软件编写28第二节程序调试35第三节本章小结36结论37致谢38参考文献39附录40一、英文原文40二、英文翻译41三、工程设计及图纸42四、源程序43五、其他441前言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湿度和温度进行测量及控制。本设计设计了一个智能化的温湿度测量应用系统。本系统采用技术成熟的DHT11作为测量湿度和温度的传感器。控制系统芯片采用技术成熟，功能强大、价位低廉大众化的AT89C51单片机。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。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。每个DHT11传感器都在精确的湿度校验箱中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。LCD显示电路,声光报警电路都由AT89C51单片机控制。同时设计了能给系统提供稳定工作电压的电源电路。为了提高系统的抗干扰性能，对湿度、温度的检测采用了硬件抗干扰和软件抗干扰的综合方法。最后设计了系统各个功能部分的软件程序。由本设计课题做成的温湿度检测系统结构简单、价格便宜、量程宽，具有较高的可靠性、安全性及实用性。2第一章温湿度测量的目的及要求第一节作品设计目的在重要的设备房间中，设备对温、湿度等运行环境的要求非常严格。对于面积较大的房间，由于气流及设备分布的影响，温湿度值可能会有较大的区别。所以应根据主房间实际面积在房间加装温湿度传感器，以实时客观检测房间内的温、湿度。在监控本系统，温湿度一体化传感器将把检测到的温湿度值实时传送到监控主机中，并在监控界面上以图形形式直观地表现出来。管理员可实时了解房间各点的实际温湿度值，一旦房间内实际温、湿度值越限，系统将自动弹出报警框并触发报警，提示管理员通过调节送风口的位置、数量，设定空调的运行温湿度值，尽可能让房间各点的温湿度趋向合理，确保房间设备的安全正常运行。第二节作品设计内容及要求1．设计一个温湿度侧量电路，要求：(1)用单片机通过编程来控制温湿度的显示(2)液晶要准确显示外界的温、湿度的大小(3)具有超温、湿度测量报警装置2．用中、小规模集成电路组成测量系统，并在实验仪器(可在面包板)上进行组装、调试。3．画出各单元电路图、整机功能框图和逻辑电路图，写出设计和实验总结报告第二节本章小结明晰设计理念，了解方案设计，基本掌握单片机检测气敏传感器再驱动蜂鸣器报警流程。3第一章部分器件简介第一节烟雾传感器一、烟雾传感器介绍烟雾传感器，就是将空气中的烟雾浓度变量转换成有一定对应关系的输出信号的装置。离子式烟雾传感器该烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。它在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动，电流，电压就会有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是无线发射器发出无线报警信号，通知远方的接收主机，将报警信息传递出去。烟雾传感器广泛应用在城市安防、小区、工厂、公司、学校、家庭、别墅、仓库、资源、石油、化工、燃气输配等众多领域。光电式烟雾传感器4光电烟雾报警器内有一个光学迷宫，安装有红外对管，无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光，当烟尘进入光学迷宫时，通过折射、反射，接收管接收到红外光，智能报警电路判断是否超过阈值，如果超过发出警报。光电感烟探测器可分为减光式和散射光式，分述如下：减光式光电烟雾探测器该探测器的检测室内装有发光器件及受光器件。在正常情况下，受光器件接收到发光器件发出的一定光量；而在有烟雾时，发光器件的发射光到受到烟雾的遮挡，使受光器件接收的光量减少，光电流降低，探测器发出报警信号。散射光式光电烟雾探测器该探测器的检测室内也装有发光器件和受光器件。在正常情况下，受光器件是接收不到发光器件发出的光的，因而不产生光电流。在发生火灾时，当烟雾进入检测室时，由于烟粒子的作用，使发光器件发射的光产生漫射，这种漫射光被受光器件接收，使受光器件的阻抗发生变化，产生光电流，从而实现了烟雾信号转变为电信号的功能，探测器收到信号然后判断是否需要发出报警信号。气敏式烟雾传感器气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12）的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。其中气敏传感器有一下几种类型：可燃性气体气敏元件传感器,包含各种烷类和有机蒸气类(VOC)气体,5目前大量应用于抽油烟机、泄漏报警器和空气清新机;(2)一氧化碳气敏元件传感器,一氧化碳气敏元件可用于工业生产、环保、汽车、家庭等一氧化碳泄漏和不完全燃烧检测报警;(3)氧传感器,氧传感器应用很广泛,在环保、医疗、冶金、交通等领域需求量很大;(4)毒性气体传感器,主要用于检测烟气、尾气、废气等环境污染气体。气敏式烟雾传感器的典型型号有MQ-2气体传感器。该传感器常用于家庭和工厂的气体泄漏装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。二、MQ-2的构成及工作原理MQ-2具有广泛的探测范围，高灵敏度与快速回复，优异的稳定性和寿命长，简单的驱动电路等特点。可用于家庭和工厂的气体泄漏