1、基于单片机的温湿度控制系统设计基于单片机的温湿度控制系统设计 指导教师：马宁丽老师指导教师：马宁丽老师n专业：电子信息工程技术专业：电子信息工程技术 n学生：姚慧学生：姚慧n学号：学号：10202102目录目录概述概述 1系统总体分析系统总体分析 2硬件系统选择硬件系统选择 3软件系统设计软件系统设计 4结论结论 5结论结论 5概概 述述1、课题的背景以及立题的目的、课题的背景以及立题的目的 随着经济和社会的不断发展，人们对生活质量要求显著提高。对植随着经济和社会的不断发展，人们对生活质量要求显著提高。对植被也要求越来越严格，如何种植出品种优良的植物，一直是人们研究被也要求越来越严格，如何种植
2、出品种优良的植物，一直是人们研究的话题。而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着重大的的话题。而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着重大的意义。意义。使用使用89C51型单片机设计温湿度检测控制系统，可以及时、精确的型单片机设计温湿度检测控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到反映室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提制方面也是如此。将此系
3、统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的环境。供了更加适宜的环境。概概 述述2、本系统主要研究内容、本系统主要研究内容人性化的设计。根据植物的生活需求，把温湿度值控制在一定的人性化的设计。根据植物的生活需求，把温湿度值控制在一定的范围内。能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。通过采集温度范围内。能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。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，及时的启动报警及湿度值，准确的判断标准值与当前值之间的差异，及时的启动报警装置（包括警报灯的提示功能以及提示音等）进行报警，并采取相应装置（包括警报灯的提示功能以及提示音等）进行报警，并采取相
4、应的控制方案。的控制方案。温度检测控制：对温室温度进行测量，并通过升温或降温达到最佳温度检测控制：对温室温度进行测量，并通过升温或降温达到最佳温度。温度。湿度检测控制：对温室湿度进行测量，并通过喷雾或去湿达到最佳湿湿度检测控制：对温室湿度进行测量，并通过喷雾或去湿达到最佳湿度。度。控制处理：当温度、湿度越限时声光报警，根据报警信号提示采取一控制处理：当温度、湿度越限时声光报警，根据报警信号提示采取一定手段自动控制。定手段自动控制。系统的总体设计系统的总体设计1、系统的功能设计和技术指标、系统的功能设计和技术指标1）实现对温室大棚温湿度参数的实时采集，测量空间的温度和湿度，实现对温室大棚温湿度参
5、数的实时采集，测量空间的温度和湿度，由单片机对采集的温湿度值进行循环检测、数据处理、显示，实现温由单片机对采集的温湿度值进行循环检测、数据处理、显示，实现温湿度的智能检测。湿度的智能检测。2）超越数据的及时报警，并启动控制系统，实现温室的目的。）超越数据的及时报警，并启动控制系统，实现温室的目的。3）现场检测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力。）现场检测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力。要求达到的技术指标：要求达到的技术指标：1）测温范围：）测温范围：0。C-99。C 2）测温精度：）测温精度：0.04（12位）位）3）测湿范围：）测湿范围：099%RH 4）测湿精度：）测湿
6、精度：0.03%RH（12位）位）5）温度显示：范围）温度显示：范围:099。分辨率：。分辨率：1 6）湿度显示：范围：）湿度显示：范围：099%RH。分辨率：。分辨率：1%RH7）电源：）电源：DC:35v 系统的总体设计系统的总体设计 系统的组成系统的组成以单片机为控制核心，采用温湿度测量，控制技术等技术，以温湿度以单片机为控制核心，采用温湿度测量，控制技术等技术，以温湿度传感器作为测量元件，构成智能温湿度测量控制系统。可分为温湿度传感器作为测量元件，构成智能温湿度测量控制系统。可分为温湿度测量电路，显示电路，声光报警电路，温湿度控制电路测量电路，显示电路，声光报警电路，温湿度控制电路 系
7、统总体分析系统总体分析2、系统的工作原理、系统的工作原理 本系统以单片机本系统以单片机AT89C51为核心，数据采集、传输、显示、为核心，数据采集、传输、显示、报警都要通过单片机。数据采集通过数字温湿度传感器报警都要通过单片机。数据采集通过数字温湿度传感器AM2301完成；然后通过单片机把采集的数据显示在完成；然后通过单片机把采集的数据显示在1602LCD上；当采集的数据超出给定范围时，有蜂鸣器实时报警，并显上；当采集的数据超出给定范围时，有蜂鸣器实时报警，并显示红灯提示，再进行相应的控制处理。在整个系统中采用了示红灯提示，再进行相应的控制处理。在整个系统中采用了AM2301单总线技术，采用单
8、片机语言单总线技术，采用单片机语言 温室温湿度控制系统是以温室温湿度控制系统是以89C51单片机作为中央控制装置，单片机作为中央控制装置，风扇，加热设备，加湿设备，排潮设备等。风扇，加热设备，加湿设备，排潮设备等。双色灯，报警模块：负责系统的报警功能。如果当前的温度双色灯，报警模块：负责系统的报警功能。如果当前的温度超过用户设定的界限值时系统将自动警，双色灯在单片机的控超过用户设定的界限值时系统将自动警，双色灯在单片机的控制下有规律的切换，同时报警模块发出报警声，通知用户采取制下有规律的切换，同时报警模块发出报警声，通知用户采取相应的措施。相应的措施。系统的总体分析系统的总体分析3、系统的工作
9、原理流程图、系统的工作原理流程图硬件系统选择硬件系统选择1、单片机的选择、单片机的选择 根据总体功能和性价比及其运行速度等因素的考虑，选用根据总体功能和性价比及其运行速度等因素的考虑，选用MCS-51系列的系列的AT89C51为主机，满足上面的要求而且设计方便，不需要再存储扩展。最为主机，满足上面的要求而且设计方便，不需要再存储扩展。最重要的是重要的是AT89C51单片机易于学习、掌握。使用单片机易于学习、掌握。使用AT89C51型单片机设计型单片机设计温湿度检测控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。温湿度检测控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。硬件系统选
10、择硬件系统选择2、传感器的选择、传感器的选择 AM2301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。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可的可靠性与卓越的长期稳定性。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择 硬件系统选择硬件系统选择3、液晶显示
11、装置的设计选择、液晶显示装置的设计选择 1602液晶也叫液晶也叫1602字符型液晶字符型液晶 它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块点阵型液晶模块。他可以显示两行数字，但不能显示图形。他可以显示两行数字，但不能显示图形。1602引脚图软件系统设计软件系统设计 1、本系统软件系统设计包括：系统初始化模块，温湿度检测、本系统软件系统设计包括：系统初始化模块，温湿度检测模块，模块，1602LCD显示模块，报警模块，温湿度判断控制模块。显示模块，报警模块，温湿度判断控制模块。2、系统软件总体流程图、系统软件总体流程图 软件系统设计软件系统设计 1
12、初始化模块初始化模块 系统初始化模块的主要功能是完成系统的初始化以及设定系统的工作状态，系统初始化模块的主要功能是完成系统的初始化以及设定系统的工作状态，初始化部分包括以下方面的内容：单片机初始化、初始化部分包括以下方面的内容：单片机初始化、1602液晶初始化及工作液晶初始化及工作方式、确保系统进入正常工作状态。方式、确保系统进入正常工作状态。2温湿度检测模块温湿度检测模块 它负责完成温度和湿度的测量及模拟量转换为数字量的全过程，数字式温它负责完成温度和湿度的测量及模拟量转换为数字量的全过程，数字式温湿度传感器湿度传感器AM2301直接把检测到的模拟量转化为数字量送给单片机，在直接把检测到的模
13、拟量转化为数字量送给单片机，在经过单片机的处理，把温湿度值显示在经过单片机的处理，把温湿度值显示在1602液晶上。液晶上。3 温湿度判断控制模块温湿度判断控制模块 它对当前温室内的实际温湿度与给定的温湿度范围进行比较，先进行判断，它对当前温室内的实际温湿度与给定的温湿度范围进行比较，先进行判断，然后再进行控制然后再进行控制。控制模块是决定系统将要进行什么工作的。如温度高于。控制模块是决定系统将要进行什么工作的。如温度高于上限时需要降温，低于下限时需要升温。湿度也是如此。同时还要启动警上限时需要降温，低于下限时需要升温。湿度也是如此。同时还要启动警报等等。报等等。软件系统设计软件系统设计4 16
14、02液晶显示模块液晶显示模块 本系统采用本系统采用1602液晶显示温湿度值，当系统刚开始上电时液晶显示温湿度值，当系统刚开始上电时1602液晶不显示液晶不显示任何数据，等待任何数据，等待AM2301的监测数据，双行显示在的监测数据，双行显示在1602液晶上。第一行显液晶上。第一行显示：温度示：温度:-。C，第二行显示：湿度，第二行显示：湿度:-%5报警模块报警模块 报警模块具备两项功能，即为报警灯和声音报警。报警模块具备两项功能，即为报警灯和声音报警。报警灯模块转换规律为报警灯模块转换规律为：系统温湿度值在给定的范围时，绿色：系统温湿度值在给定的范围时，绿色LED亮。亮。否则红色否则红色LED
15、亮。亮。在在LED灯转换的同时，声音报警也会同时启动：灯转换的同时，声音报警也会同时启动：如果当前温湿度低于用户给定的下限温湿度值，则说明当前温湿度过低，如果当前温湿度低于用户给定的下限温湿度值，则说明当前温湿度过低，系统自动启动红色警报灯，同时开始加温増湿，直至加到所需温湿度值时系统自动启动红色警报灯，同时开始加温増湿，直至加到所需温湿度值时警报灯熄灭。反之，如果当前温湿度高于用户设定的上限温湿度值，则说警报灯熄灭。反之，如果当前温湿度高于用户设定的上限温湿度值，则说明当前温湿度过高，系统也会自动启动警报灯，同时开始降温减湿，直至明当前温湿度过高，系统也会自动启动警报灯，同时开始降温减湿，直
16、至降到所需温湿度值时警报灯熄灭。降到所需温湿度值时警报灯熄灭。结结 论论系统以系统以AT89C51单片机设计了一个温室的温湿度自动控制系统，对实时温湿度进单片机设计了一个温室的温湿度自动控制系统，对实时温湿度进行采样显示，并通过判断其是否越限对其采取相应的措施使其降到或升到合适的范行采样显示，并通过判断其是否越限对其采取相应的措施使其降到或升到合适的范围。围。整个系统由单片机、温湿度传感器、显示模块、报警器、温湿度调节系统整个系统由单片机、温湿度传感器、显示模块、报警器、温湿度调节系统5部分组部分组成。用户预先确定温湿度上下限值到程序中，该值作为系统阈值。温湿度传感器把成。用户预先确定温湿度上
17、下限值到程序中，该值作为系统阈值。温湿度传感器把监测到的值传输给单片机，当单片机比较监测到的数值超出所设定阈值时，驱动蜂监测到的值传输给单片机，当单片机比较监测到的数值超出所设定阈值时，驱动蜂鸣器报警，并为温湿度调节系统提供控制信号，实现自动控制。温湿度调节系统包鸣器报警，并为温湿度调节系统提供控制信号，实现自动控制。温湿度调节系统包括加湿模块、除湿模块、加温模块和制冷模块。括加湿模块、除湿模块、加温模块和制冷模块。系统实时地测量显示环境的温湿度值，实现温湿度自动控制，使其在较宽的温度范系统实时地测量显示环境的温湿度值，实现温湿度自动控制，使其在较宽的温度范围内具有较高的测试精度，同时还可以根据用户设定报警阈值报警，一旦发现环境围内具有较高的测试精度，同时还可以根据用户设定报警阈值报警，一旦发现环境温湿度超限，立即报警。温湿度超限，立即报警。
