【毕业设计.论文】基于单片机的温湿度监测系统设计.docVIP

基于单片机的温湿度监测系统设计 *** 1设计目的 随着科学技术的日新月异，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。但目前我国的温湿度测量和设备的操作大多还是由人工来完成，当温度极端时不利于测量的实施。本设计是以单片机控制为核心，用温湿度传感器来进行实时测量的智能型温湿度监测系统，该设计将大大降低工人的劳动强度，且本设计课题做成的温湿度监测系统结构简单、价格便宜、量程宽、带报警功能，具有较高的可靠性、安全性及应用前景。 2 设计的主要内容和要求 本基于单片机的温湿度监测系统设计，主要用来完成对所测环境的温湿度测量，显示，以及在超出设定环境值时能执行报警功能。 主要设计内容： ①设计一个温湿度采集电路。 ②设计一个温湿度液晶显示电路。 ③设计一个矩阵键盘输入电路。 ④设计一个报警器电路。 主要功能要求：能准确实时的显示温湿度，能通过键盘预置温湿度的上限值和下限值，并在所测环境值超出此范围时发出警报。 3 整体设计方案 本设计的基本设计方案：首先单片机从温湿度传感器采集温湿度信息，然后将采集来的数据转换成液晶显示所需的实际数据，再通过液晶将温湿度以及露点显示出来。并可预先设置一个温湿度范围值，当环境超过该值时发出报警提醒。总体设计方框图如图3.1所示。 主要说明：这里的温度为摄氏温度，湿度为日常生活中的相对湿度，而露点是指水蒸气凝结开始出现时的温度。 图3.1总体设计框图 4 硬件电路的设计 4.1　主控制器 本设计采用ATMEGA16单片机作为系统控制芯片，这是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器，其最小系统电路原理图如图4.1所示。AVR单片机大多数指令执行时间为单个时钟周期，其数据吞吐率高达1MIPS/MHz，相比51系列的单片机的处理速率要提高一倍，而他们价格相仿，所以AVR单片机成为更加合理的选择。 图4.1主控制器电路原理图 4.2　温湿度传感器 市场上有各种温度传感器和湿度传感器，这里采用温湿度可同时测量的SHT75传感器。SHT75是瑞士SENSIRION生产的一种高度集成的温、湿度传感器，具有14位的温度和12位的湿度全量程标定数字输出。传感器包含1个电容性聚合体相对湿度传感器和1个隙(bandgap)温度传感器，14位A/D转换器以及1个2-Wires式串行接口电路。湿度在0-100%RH范围内能达到±1.8%的高精度，温度能再25℃时把误差控制在±0.3℃的范围内。SHT75工作电压为2.4-5.5V，体积小、功耗低，使用电池供电可以长期稳定运行，防浸泡特性使其在高湿环境下也能长期正常工作，它是各类温湿度测量系统应用设计的首选传感器。 SHT75与单片机连接的电路原理图如图4.2所示，通过单片机控制来完成温湿度数据的采集。 图4.2 SHT75电路原理图 4.3　键盘输入模块 键盘输入模块主要用来输入温湿度的上限以及下限值。其电路原理图如图4.3所示。 图4.3键盘输入模块电路原理图 4.4　液晶显示电路 液晶用来显示单片机采集和处理后的温湿度数值，是本系统的显示界面。这里采用广泛使用的LGM12864液晶做显示屏。其电路连接图如图4.4所示。 图4.4液晶显示电路 4.5　报警电路 当温湿度超出所设定的范围时系统产生报警提醒，这里采用蜂鸣器来实现。蜂鸣器的一端接地，一端与单片机的PD7口相接，其电路图如图4.5所示。 图4.5报警电路 5 软件设计 本设计软件部分均采用C语言编写，并采用模块化设计来完成整个系统功能的设计。首先采集温湿度数据，再由液晶显示温湿度，如果需要设置报警温湿度范围，则由键盘进行输入设置，在温湿度超出设定值时控制报警。总的设计框图如图5.0所示。 图5.0程序设计框图 5.1　温湿度采集程序设计 温湿度采集程序主要完成：单片机从SHT75采集温湿值，并通过换算公式计算出实际温湿度值，再通过温湿度值计算出露点值。流程图如图5.1所示。 图5.1温湿度采集程序图 5.2　键盘输入程序设计 本设计通过按键扫描来判断是否进行温湿度报警值设置，当按下KeyD时为温湿度的上限值设置，当按下KeyE时为温湿度的下限值设置，KeyF为设置完成键。在未进入设置状态时，除KeyD 、KeyE以外其余键为无效键；在进入设置状态后将等待温湿度值的设置，由Key0-Key9来完成温湿度值设定。当输入完设定的温湿度值后液晶可自动跳到温湿度的显示界面。键盘输入程序流程图如图5.2所示。 图5.2键盘输入程序设计 5.3　液晶显示程序设计 本设计采用LGM12864来做显示界面，可显示4行，每行8个汉字或16个字符。开启监控后液晶将实时显示温湿度以及露点。当按下设置键后，液晶将进入设置界面并反白显示此时所设置的对象，如设置温湿度上限值时