基于单片机的室内温湿度监测控制系统设计
12物联网 12030835 周春燕
一、课题设计方案
研究设计的基本内容和观点：
温度检测控制：对室内温度进行测量，并通过升温或降温达到最佳温度。
湿度检测控制：对室内湿度进行测量，并通过喷雾或去湿达到最佳湿度。
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定手段自动控制。
显示：1602 LCD显示相应的温湿度。
本系统所要完成的任务：
1.人性化的设计。
根据人体的生活需求，把温湿度值控制在一定的范围内。
2.能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。
3.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，并采取相应的控制方案。
二、系统总体设计
2.1系统功能设计
系统要完成的设计功能是：
2.1.1 实现对室内温湿度参数的实时采集，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，实现温湿度的智能检测。
2.1.2 实现超越数据的及时报警，并启动控制系统，实现恒温的目的。
2.1.3 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：
测温范围： 0。
C -60。
C
测温精度：+0.5。
C
测湿范围：0-100%RH
测湿精度：+2.5%RH
2.2系统的组成和工作原理
2.2.1系统的组成
以单片机为控制核心，采用温湿度测量，通信技术，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。
可分为温湿度测量电路，显示电路，声光报警电路，温湿度控制电路，选用的主要器件有：AT89C51，温湿度传感器AM2301，1602LCD显示模块，降温装置风扇，升温装置加热器，増湿装置喷雾器，除潮装置除潮器，红绿LED灯，报警装置蜂鸣器等
2.2.2系统的工作原理
本系统以单片机Atmel89C51为核心，数据采集、传输、显示、报警都要通过单片机。
数据采集通过单总线的智能数字温湿度传感器AM2301完成；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，并显示红灯提示，并进行相应的控制处理。
在整个系统中采用了AM2301单总线技术，单片机采用C语言编程。
·室内温湿度控制系统是以89C51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
·89C51作为中央控制装置，负责中心运算和控制，协调系统各个模块的工作。
·风扇：负责系统的降温工作。
·加热设备：负责系统的加热工作。
·喷雾设备：负责系统的加湿工作。
·排潮设备：负责系统的去湿工作。
·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。
三、系统硬件设计
3.1 AT89C51单片机
MCS-51系列单片机主要包括基本型产品8031/8051/8751(对应的低功耗型80C31/80C51/87C51和增强型产品8032/8052/8752。
虽然他们是8位的单片机，但是具有品种全、兼容性强性能价格比高等特点且软硬件应用设计资料丰富齐全，已为我国广大工程技术人员所熟悉和掌握。
在20世纪80年代和90年代，MCS-51
系列单片机是在我国应用最为广泛的单片机机型之一。
中央微处理器 AT89C51： AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash 只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89C51设计和配置了振荡频率，并可通过软件设置省电模式。
空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式。
AT89S51单片机综合了微型处理器的基本功能。
按照实际需要，同时也考虑到设计成本与整个系统的精巧性，所以在本系统中就选用价格较低、工作稳定的AT89C51单片机作为整个系统的控制器。
3.2AM2301数字温湿度传感器
（1）AM2301产品概述
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。
传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。
因此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。
每个AM2301传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。
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。
超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达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则。
产品为 4 针单排引脚封装。
连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。
（2）产品亮点
超低能耗、传输距离远、全部自动化校准、采用电容式湿敏元件、完全互换、标准数字单总线输出、卓越的长期稳定性、采用高精度测温元件。
3.3 液晶显示装置设计
1602液晶也叫1602字符型液晶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它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。
每位之间有一个点距的间隔每行之间也有也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶
3.4 光声报警系统与温湿度控制系统设计
3.4.1光声报警系统
本系统采用红绿LED灯作为光报警提示，当系统检测到的数据符合给定的要求时，现场始终绿灯显示；当系统检测到的数据不符合给定的要求时，现场转化为红灯报警提示；本系统采用蜂鸣器作为声报警提示，当系统检测到的数据符合给定的要求时，现场没有蜂鸣器报警提示；当系统检测到的数据不符合给定的要求时，现场蜂鸣器报警提示
3.4.2温湿度控制系统
本系统温湿度控制系统主要组成有：风扇、加热器、喷雾器、除潮器。
当系统检测到的数据不符合给定的要求时，系统启动温湿度控制系统实现恒温恒湿的目的。
·风扇：负责系统的降温工作。
·加热设备：负责系统的加热工作。
·喷雾设备：负责系统的加湿工作。
·排潮设备：负责系统的去湿工作。