多功能数字温湿度计设计.docx

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1、摘要随着人们生产生活的复杂性加剧，检测所处环境温湿度参数的情景越来越多，温湿度作为一个常见的指标对人们生活的影响也在加大。作为两个重要的参数指标，其在制药、化工行业中有重大意义。温湿度的测量对人们生产生活有着重要的意义。本设计能实现实时检测当前环境下的温湿度参数值，并且通过1CD12864将数值显示出来，在超过设定的阈值时会进行声光报警。还可以实现时间和日历的显示功能，对时、分、秒进行显示，并且带有闹钟功能。通过按键，还可以调节温湿度的上下限；调节日期和时间；调节闹钟的时间以及闹钟的开关。采用DS1302时钟芯片、纽扣电池以及AT24C02芯片，这样可以对设置的报警值、闹钟、时间等信息实现掉电

2、存储。关键词：单片机；温湿度；万年历；闹钟ABSTRACTWiththeintensificationofthecomp1exityofpeop1esproductionand1ife,therearemoreandmorescenariostodetectthetemperatureandhumidityparametersoftheenvironment,andtheimpactoftemperatureandhumidityasacommonindicatoronpeop1e,s1ivesisa1soincreasing.Astwoimportantparameterindicators

3、,itisofgreatsignificanceinthepharmaceutica1andchemica1industries.Themeasurementoftemperatureandhumidityisofgreatsignificancetopeop1esproductionand1ife.Thisdesigncanrea1izerea1-timedetectionofthetemperatureandhumidityparameterva1uesinthecurrentenvironment,anddisp1aytheva1uesthrough1CD12864,andsoundan

4、d1ighta1armswi11beissuedwhenthesetthresho1disexceeded.Itcana1sorea1izethedisp1ayfunctionoftimeandca1endar,disp1ayhours,minutesandseconds,andhasana1armc1ockfunction.Bypressingthebutton,youcana1soadjusttheupperand1ower1imitsoftemperatureandhumidity;adjustthedateandtime;adjustthetimeofthea1armc1ockandt

5、heswitchofthea1armc1ock.UsingDS1302c1ockchip,buttonbatteryandAT24C02chip,itcanrea1izepower-downstoragefortheseta1armva1ue,a1armc1ock,timeandotherinformation.Keywords：Sing1e-chipcomputer；temperatureandhumidity;ca1endarca1endar；a1armc1ock第1章引言51.1 设计背景和意义51.2 设计目标61.3 本文创新点6第2章系统总体设计方案72.1 系统总框图72.2 设

6、计方案选择72.2.1 单片机的选择72.2.2 传感器的选择72.2.3 显示器的选择92.2.4 时钟芯片的选择92.2.5 最终决定方案10第3章软硬件系统设计113.1 硬件电路设计113.2 软件部分设计12第4章系统调试143.3 1彳4-144.2软件测试144.3测试结果分析与结论1443.15!144.3.2测试结论14第5章结论或结语16参考文献17第1章引言最常见的温度测量方法是通过水银温度计来测量；测量湿度的方法则是干湿球湿度检测法，此种方法过程复杂不易操作。并且这两种测量方法都是通过人工进行检测以及读数,有着十分强的随机记录导致产生误差。正因如此，我们就更要找到价格优

7、惠、能够便捷的进行使用而且数据精准的温湿度测量仪器。所以我选择利用DHT11温湿度传感器来实现对温湿度的检测，利用单片机来为这个温湿度测量仪器增加万年历功能，让其实现多功能。本论文所使用的温湿度测量仪器优势十分明显，操作简便易行，测量准确低误，同等价格能获得更高的性能，同时此测量仪器简化了硬件电路，测量结果更易阅读获取，能够很好的满足工艺要求以及功能要求。本论文主要内容需要以STC89C52作为控制器的基础,DHT11湿度传感器和温度传感器,DS1302AT24C02分别为时钟模块、存储模块，而配备电位器的主要功能是对1ED指示灯、按键等模块进行管理，在具体操作时，需要通过1CD12864显示

8、温湿度，时间，日期、闹钟等组合为温湿度检测系统。从硬件部分看，主要包括1CDI2864液晶显示模块、AT24C02存储模块、1ED指示灯模块等内容。1.1 设计背景和意义现阶段社会的发展带动了人民群众对高质量生活需求的不断提高，生活的精细程度成为了衡量高质量生活的一个重要指标。因此，人们在日常生活和生产中不断要求高效准确地检测和控制温湿度。与此同时，人工智能设备的快速发展与不断创新带动了温湿度监测的智能化发展和创新。如何让温湿度检测的精确度更高，让温湿度呈现方式的智能程度更高成为了我们达成温湿度测量目标的重要课题。在对比以往温度测量设备，例如水银温度计时可以明显看出该仪器在结果可读性、测量准确

9、性和操作简便性上有明显的不足。而现阶段在湿度测量方面，通过干湿球显示法获取湿度数据的过程操作难度较高，数据可靠性较低。人工读取测量结果的方式本身也存在缺陷，因此必须克服人工误差，降低肉眼读数造成的不良影响。本论文内容中介绍的以STC89C52型单片机设计为核心控制器的多功能温湿度检测系统，对实时变化的环境温度与湿度具有极强的检测能力，并且有很好的准确度。将此系统应用到日常生活当中便可以帮助人们实时掌握环境的温湿度状态，在超出温湿度范围时能及时采取措施。对于大棚种植、花圃和花卉栽培这种对温湿度有要求的地方，对温度信息和湿度信息进行即时的监测就尤为重要。本系统就能适用于这些场景，能够满足温湿度范围

10、调节的要求，并且为了体现“多功能”，本次设计中还加入了万年历以及闹钟的功能,可以观察时间以及设定闹钟。1.2 设计目标从本系统的设计目标进行分析，希望能建立以STC89C52单片机为控制中心，融入温湿度检测、万年历显示等系统，在基础功能执行时，如下所示：(1)测量温度和测量湿度分辨力分别是0.1C、1%;(2)系统允许误差范围为0.5C和5%以内；(3)用户可通过按键来调节温湿度的上下限，当超出设定的阈值时系统将进行声光报警。(4)用户可以在1CDI2864显示屏上看到当前的日期、对应的农历日期以及时间，并且能通过按键对其进行调整。(5)该系统还有闹钟的功能，设定闹钟时间只需要借助该系统按键即

11、可完成，设定的时间一到，闹钟便会响起。当然开启或者关闭闹钟也能够借助按键完成。(6)该系统实时监测和采集环境的温湿度变化数据和时间数据，并通过液晶屏幕显示，便于记录者读数和记录。1.3 本文创新点本文在结合前任的研究基础上以STC89C52型单片机设计为核心，设计出的温湿度能够实时检测出所处环境的温湿度并且精度较高。本系统在设计时扩展了可使用的场景。同时本次设计中还加入了万年历以及闹钟的功能。第2章系统总体设计方案2.1系统总框图本多功能数字温湿度计的硬件部分如下图所示。系统本身包括多个模组的内容：将STC89C52单片机作为主控制系统的核心，而温湿度监测系统、时钟模块、显示模块、存储模块的核

12、心则分别选择DHT11、DS1302、1CD12864.AT24C02,同时配备了蜂鸣器、按键以及1ED指示灯.,使其能调节温湿度上下限、时间以及实现超出阈值时发出声光报警的效果。蜂鸣器模块1ED指示灯模块图2.1总体设计框图STC89C52单片机属于主控制器，能为温湿度监测系统提供支持，在DHT1I温湿度传感器部分，可以将收集整理的温度、湿度信息，直接传达至单片机完成管理，再由单片机将DS1302初始化后，DS1302读取时分秒、星期以及年月日寄存器，接下来单片机把数据处理完成之后发送显示指令给液晶显示屏将数据显示出来。按键模块中的按键可以对温湿度上下限、日历、时钟以及闹钟进行检查和修正。2

13、.2设计方案选择2. 2.1单片机的选择方案一：AT89C52单片机是由美国ATME1公司生产出来的，该单片机的运行电压很低，但运行性能却十分优秀，是一种类属CMOS型的八位单片机，整个器件所采取的技术是ATME1公司所独有的存储技术，这种技术的密度很高，并且安全性很高，不容易丢失。单片机、MCS-51指令系统保持较好的兼容效果，单片机装置则可应用8位中央处理器(CPU),运行性能非常优秀，同时系统配置Hash存储单元，使得整体的功能十分值得称赞。此单片机内的8K程序存储器的制作方法采取的是F1ASH,因为由F1ASH工艺制得的单片机可以不要求高配的开发设备，更加高效的开发。除此之外，使用这种

14、工艺所制得的单片机内部的程序可以进行加密操作，使得可以很好的保护开发出的产品不被破坏。与此同时，市面上常见的物美价廉的单片机有8031,而AT89C52的价格比这个价格还要低一些，在市场上被流通销售的数量也足够多，足以供给使用者的需求。AT89C52的系统是目前市面上最小的一种，应用系统在合理范围内被最大程度上的缩小，使整个系统的性能更加可靠，并且使得整个开发过程的成本大大降低了。如果整个程序的长度可以不超过8K,4个I/O口无论哪一个都可以提供给用户使用。在编程的过程中，采用的电压大小仅为五伏,擦写的时间也极短，仅为IOmsoAT89C51芯片在筛选存储加密方式时，将三级程序作为主导，这是一

15、种硬加密手段，这种加密方法不仅非常灵活，而且可靠性很强，在三级程序为主导的加密方式支持下，能提升程序和系统的稳定性，避免被恶意模仿。PO口则是独立的三态双向口，通常情况下我们将其称之为数据总线口，在选择取名时.，是因为外部存储器行读写操作都需要以PO口进行输出。方案二：虽然说STC89C52这一系列的单片机所配备的指令系统的兼容性很强，兼容范围很广阔，可以和AT89C52系列的单片机达到非常完美的兼容状态，但是在实际操作应用过程当中，想达到这种状态是很难得的：（1）要想下载AT89C52就需要用下载器才能达到目的，简单的ISP是不行的。要想下载STC89C52,可以通过USB转串口来实现，如果还有软件的需求，还可以去STC厂家网上进行下载满足需求。（2） ATC89C52的执行速度不算缓慢，但STC单片机在对命令的执行速度这一方面明显更胜一筹，是前者的三倍到三十倍不等，虽然运行速度快本是一个好事，但是正因为两种单片机的运行速度不同，因此在ATC89C52上可以进行良好运行的程序在STC单片机上运行的并不顺利。举个很简单的例子，在运行过程当中，某些模块对于时序的要求是很高的，将程序从AT转到STC上后，就需要将延时加长，至于具体需要调整多少参数需要在实践中自己摸索调整。（3） STC与AT所能适应的工作环境是不同的，后者对于工作环境的要求更高于前者一些。