基于DHT11的温湿度监测电路设计..

题目：基于DHT11的温湿度监测电路设计基于DHT11的温湿度监测电路设计摘要本次设计是采用MSC-51系列单片机中的AT89S51和DHT11构成的低成本的温湿度的检测控制系统。单片机AT89S51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，因此在很多领域得到广泛应用。DHT11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。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、报警器以及控制设备等五部分。其中由DHT11温湿度传感器及LCD1602字符型液晶模块构成系统显示模块；测温湿度控制电路由温湿度传感器和预设温度值比较报警电路组成；用户根据需要预先输入预设值，当实际测量的温湿度不符合预设的温湿度标准时，发出报警信号（蜂鸣器蜂鸣）。软件部分包括了主程序、显示子程序、测温湿度子程序。关键词：AT89S51；DHT11；温湿度监测DHT11TemperatureandHumiditymonitoringcircuitdesignABSTRACTAT89S51isalowconsumption,highperformanceCMOS8bitmicrocontroller.Becauseofitspowerfulfeaturesandlowprice,itisusedinmanyareas.DHT11temperatureandhumiditysensorisatemperatureandhumiditycombinedsensorcontainingacalibrateddigitaloutput,thesensorconsistsofaresistorintheoriginalsenseofwetandaNTCtemperaturemeasurementdevices.Theproducthasmanyadvantages,suchasexcellentquality,fastresponse,stronganti-jammingcapability.ThisdesignisfromedbytheAT89S51inMSC-51SeriesandDHT11constitutewhichisalow-costtemperatureandhumiditymeasurementandcontrolsystem.Thedesignincludesthedesignofhardwarecircuitdesignandsystemsoftware.ThehardwarehasFivemodules.Theyareamicrocontroller,temperatureandhumiditysensors,displaymodule,alarmandcontrolequipment.TheLCD1602-characterLCDmoduleconstitutethesystemdisplaymodule.Thetemperatureandhumiditycontrolcircuitbythetemperatureandhumiditysensorsandpresettemperaturealarmcircuit.Accordingtotheneedofpre-enterthedefaultvalue,whentheactualmeasurementofthetemperaturehumiditydoesnotconformthepresettemperatureandhumiditystandards,sendthealarmsignal(buzzerwillbeep).Thesoftwarepartincludesthemainprogram,thedisplayroutines,temperatureandhumiditysubroutine.Keywords：AT89S51；DHT11；Temperatureandhumiditymonitoring.目录1前言.......................................11.1本文研究的背景及意义.............................11.2研究任务和主要内容...............................11.2.1本系统要完成任务...............................11.2.2主要内容.......................................12设计任务要求分析...............................22.1设计要求........................................22.2系统组成.........................................22.3本章小结.........................................23硬件设计.......................................33.1单片机模块设计...................................33.1.1AT89S51单片机................................33.1.2单片机最小系统.................................43.1.3复位电路.......................................43.1.4时钟电路.......................................53.1.5温湿度设置（按键）电路.........................63.2显示电路.........................................63.3传感器电路.......................................83.4电源指示灯电路..................................103.5系统的蜂鸣器电路................................103.6本章小结........................................114软件设计..........................................124.1温湿度采集模块..................................144.2显示模块........................................154.3蜂鸣器报警模块..................................154.4PROTUES运行结果................................164.5本章小结........................................17结论..................................................18参考文献..............................................19致谢..................................................2011前言1.1本文研究的背景及意义在日常生活中，温湿度监控系统应用很广泛，例如：机房、档案馆、材料加工场等场所，都必须严格控制环境的温度和相对湿度，使其保持在一定的范围。使用DHT11可以灵活的监测环境的温湿度，由用户设定一定的阈值，实时监测显示，并且可以根据用户要求设定报警装置，当温湿度超过一定的范围时，立即报警。基于此，我设计了一款用51单片机控制的温湿度监控系统，操作简单，使用方便。1.2研究任务及主要内容1.2.1本系统要完成的任务（1）人性化的设计。界限温度值及湿度值能够由用户根据不同地域和不同的需求输入并通过显示器显示，能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。（2）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，看是否符合标准值，及时的启动报警装置（包括警报灯的提示功能以及蜂鸣等）进行报警，并采取相应控制温湿度的方案。1.2.2主要内容（1）温湿度的监测我们研究的主要内容。数字化传感器将采集到的信号送入单片机，之后单片机通过显示模块显示该温湿度值。（2）该系统通过按钮设定最适宜的温度和湿度，传感器向中央控制系统输送监测信号，超过预设值范围的话，蜂鸣器就会报警提醒。（3）功能拓展：控制设备根据各种不同的需求自动对温湿度进行调节。采用电热、火力增温，水冷、风扇降温都比较方便；采用喷雾、洒水增加湿度，采用烘干技术，加快水分流失，保持环境干燥。22设计任务要求分析本章详细介绍了本次设计的主要任务，即实时显示当前环境的温湿度，并且允许用户设定温湿度标准值，当环境温湿度超过或低于标准值时，系统会以蜂鸣器鸣响的方式进行报警提示，待达到标准值时，蜂鸣器停止鸣响，控制设备停止运行，系统正常工作，工作指示灯亮。（1）温度（temperature）监控：对温度进行监控并反映在显示器上。（2）湿度（humidity）监控：对湿度进行监控并反映在显示器上。（3）显示：LCD显示此时此刻温湿度值，摆放在现场用于显示当前的温湿度。2.1设计要求一个以单片机为核心的温湿度监测系统，需要实现的功能为：（1）能够准确的显示当前的温度以及湿度。温度检测的范围0℃-60℃，测温精度：±2℃；湿度检测范围20%-100%RH，测湿精度：±5％RH。（2）能够自主调节当前需要温度以及湿度的预设温湿度值，在系统上面有调节按钮，可随时根据需要增加或者减少预设值。（3）一旦发现超过了预设值，蜂鸣器蜂鸣报警，报警方式为三极管驱动的蜂鸣音报警。（4）本设计采用LCD显示。2.2系统组成依据功能设定，本系统主要分为以下三个模块：（1）温湿度采集模块：DHT11温湿度传感器作为本设计中的温湿度采集模块，使用单总线方式，接口方式简单，分辨率为8bit，能够完全满足日常环境温湿度的监测要求。（2）数据处理模块：数据处理模块采用AT89S51单片机，由其完成对温湿度采集、运算、逻辑控制的功能。（3）用户交互模块：用户交互模块主要由按键、LCD1602点阵液晶、蜂鸣器和控制器构成。其中按键用于用户设定温湿度准确值，LCD1602用于数据显示，蜂鸣器用于提示用户，控制器用于调节控制不符合要求的温、湿度。2.3本章小结本章节主要有两部分，第一部分主要介绍了温湿度实时监测的设计要求，第二部分主要介绍了设计的系统组成，并加以简要的解释。33硬件设计单片机是整个系统的控制中枢，它控制外围器件协调工作，从而完成特定的功能,硬件实现上采用模块化设计，每一模块只实现一个特定功能，最后再将各个模块连接在一起,这种设计方法可以降低系统设计的复杂性，本系统主要硬件设计包括电源电路、蜂鸣器电路、晶振电路，LCD显示电路以及温湿度传感器电路[11]。按照系统的设计功能所要求的，温湿度监控系统框图如下图3-1所示：图3-1温湿度监控系统框图3.1单片机模块设计单片机作为本设计系统中的中枢单元，连接着包括温湿度传感器模块，LCD显示模块，蜂鸣器报警模块，键盘模块等所有部分。其依赖于传感器对原始信号的准确捕捉和转换，在此基础上对输入单片机的被测信号进行分析处理，并向蜂鸣器报警模块发出相应指令，实现对温湿度的现场实时监测。3.1.1AT89S51单片机AT89S51是一款低功耗、高性能CMOS的8位单片机，片内含4K的可编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程(IS