基于单片机的温湿度控制系统设计（51基础版）-设计说明书
电子校园网 编号：
M22032-01C-LW
设计摘要：
本设计基于51单片机，实现了一个温湿度控制系统。系统主要包括温湿度传感器、按键和蜂鸣器等组件。该设计的主要目的是为了提供一个简单而实用的温湿度控制系统，以满足用户对环境温湿度的监测和控制需求。通过合理设置温湿度阈值，用户可以根据自己的需求来调节环境的舒适度。同时，系统的报警功能也能够及时提醒用户环境的变化，保障用户的安全和健康。该设计具有成本低、易于实现和维护的特点。通过合理的硬件设计和软件编程，系统可以稳定可靠地运行，并且具有较高的实时性和精度。并且能够满足用户对环境舒适度的需求，并及时提醒用户环境变化。
关键词：单片机；温湿度控制；阈值报警
字数：11000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 温度检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 继电器模块
3.4 蜂鸣器
3.5 独立按键模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 温湿度检测实物测试
5.3 设置温湿度阈值实物测试
5.4 温湿度自动控制实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2显示检测测试
6.3设置阈值检测测试
6.4温湿度控制的测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
随着人们对生活品质的要求不断提高，环境温湿度对人体健康和舒适度的影响日益受到重视。然而，传统的温湿度控制系统通常昂贵且复杂，不适合普通家庭和小型场所使用。因此，开发一种基于单片机的温湿度控制系统具有重要的现实意义。
本研究的目的是设计一种简单实用、成本低廉且易于维护的温湿度控制系统。通过使用51单片机作为控制核心，搭建一个功能完善的系统，能够实时监测环境的温度和湿度，并根据用户设置的阈值进行相应的控制。通过按键设置温湿度阈值，用户可以根据自己的需求来调节环境的舒适度，提高生活质量。
该设计的意义在于满足人们对环境温湿度监测和控制的需求。首先，该系统可以帮助用户实时了解环境的温湿度情况，提供科学依据，以便采取相应的措施，如开启空调或加湿器等。其次，通过设定温湿度阈值，系统可以自动控制环境的温湿度，提供一个舒适的生活环境，有助于人们的健康和工作效率的提升。此外，系统具备报警功能，当温湿度超过设定的阈值时，蜂鸣器会发出警报，及时提醒用户环境已经超出正常范围，保障用户的安全和健康。
综上所述，基于单片机的温湿度控制系统设计可以实时监测和控制环境的温湿度，提供一个舒适和健康的生活环境。同时，该设计具备成本低、易于实现和维护的优势，有助于推动温湿度控制技术的普及和应用。
1.2 国内外研究现状
在国内，随着科技的不断发展和人们对生活质量的要求提高，温湿度控制系统的研究和应用逐渐得到重视。一些大学和研究机构积极开展相关的研究工作，提出了不同的设计方案和技术解决方案。例如，一些研究团队基于单片机、传感器和无线通信技术，设计了温湿度监测系统，并通过手机App实现了远程监控功能。这些研究成果在实验室、仓库、温室等场所得到了一定的应用。
在国外，温湿度控制系统的研究和应用也取得了一些进展。一些发达国家的研究机构和企业致力于开发智能家居系统，其中包括温湿度控制系统。这些系统通过传感器和无线通信技术，能够实现对温湿度的实时监测和控制，并且可以通过手机或其他终端进行远程操作。此外，一些国际学术会议和期刊也经常出现与温湿度控制系统相关的研究论文，涉及到嵌入式系统、传感器技术、通信技术等多个领域。
然而，无论国内还是国外的研究现状都存在一些共同的挑战。首先，温湿度控制系统需要对环境参数进行准确的检测和监测，因此需要高精度的传感器和采集技术支持。其次，系统的设计需要考虑能耗和成本的问题，以保证系统的实用性和可扩展性。此外，远程监控和智能化控制也需要稳定可靠的通信手段和算法支持。
为提高温湿度控制精度和稳定性,任卫红，史君诚（2021）结合ATmega16单片机和DHT11温湿度传感器设计了一种温湿度控制系统.该系统可实时采集温度和湿度,并根据计算结果实现降温,升温,加湿和除湿等操作.给出了系统硬件结构和软件设计方法.为进一步提高系统控制精度,基于深度学习网络设计了 一种温湿度控制器,可以判断和预测温湿度变化趋势.最后,进行了实验研究.实验结果表明,采用所述温湿度控制方法可提高温度和湿度控制精度,提高系统响应速度,降低系统达到稳态所需时间[1]。
李昆仑，刘兵，徐鹏程（2021）设计采用STC15单片机作为检测系统控制核心,搭配温湿度DHT11传感器,按键模块和报警模块实现温湿度在线检测.DHT11将温湿度转换成数字信号,单片机进行处理后再将温湿度值以数值形式送到LCD1602液晶显示屏上显示,通过按键对温度,湿度的报警范围进行设置,报警电路部分由蜂鸣器和四个LED发光二极管组成,当检测值超过设定警示范围时,蜂鸣器鸣叫,对应指示灯自动点亮,完成声光报警指示,可在大棚温室和仓库应用[2]。
苏一洲（2023）设计了基于STM32单片机的室内温湿度控制系统.硬件部分选用STM32F103VE单片机来设计主电路;软件设计中将液晶显示,温湿度数据采集以及串口通信三大模块连接以完成温湿度控制系统.实验结果表明该系统具有强大的数据分析,反馈能力以及较高的数据采集精度,可用于调控例如蔬菜大棚等封闭空间内的温湿度情况,为不同品种或生长周期不一样的农产品提供最适宜的生长环境,以提高农产品供给的有效产率和产出质量[3]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计基于单片机的温湿度控制的系统软件。系统软件由STC89C52最小单片机，DHT11温湿度传感器检测温湿度，继电器扇模块进行加热、降温、加湿度和被动蜂鸣器警报模块设计，并具有功能键控制模块一起形成。主要设计内容如下：
1、可以通过温湿度传感器检测温湿度
2、可以通过按键设置温湿度阈值
3、当温湿度超过阈值时，蜂鸣器报警
