2024年5月16日发(作者：光之卉)
设计研发
2021.08
实验室智能温湿度监控系统设计
兰鸽
，李川江，
徐磊
(新疆工程学院
，
新疆乌鲁木齐，
830000
)
摘要
：
本设计根据实验室的环境特点
，
利用单片机结合传感器技术开发一套能实时监测实验室环境并及时报警的温湿
度监测仪
，
DHT11
数字温湿度传感器
，
AT89S51
单片机为控制核心与其他电子外设结合而设计的该温湿度监测系统具
有灵敏度高
，
响应速度快
，
抗干扰能力强
，
维护方便
，安装方便等优点。
监控系统可以通过按键设定报警温度和湿度的上
限和下限
。
当警报激活时
，
相应的指示灯亮起
，
蜂鸣器报警
。
关键词
：
DHT11
数字温湿度传感器
；AT89S51
单片机
；
监控系统
Design
of
Intelligent
Temperature
and
Humidity
Monitoring
System
in
Laboratory
Lan
Ge,
Li
Chuanjiang,
Xu
Lei
(Xinjiang
Institute
of
engineering,
Urumqi
Xinjiang,
830000)
Abstract
：
According
to
the
environmental
characteristics
of
the
laboratory,
this
design
uses
SCM
combined
with
sensor
technology
to
develop
a
set
of
temperatnre
and
humidity
monitoring
instmmerrt
which
can
real-time
monitor
the
laboratory
environment
and
timely
alarm,
DHT11
digital
temperature
and
humidity
sensor,
AT89S51
microcontroller
as
the
control
core
and
other
electronic
peripherals.
The
temperature
and
humidity
monitoring
system
has
high
sensitivity,
fast
response
speed
and
anti
—
int
erference
ability
St
rong,
easy
to
main
tain,
easy
to
ins
tall
and
so
on.
The
mon
ito
ring
sys
tem
can
set
the
upper
and
lower
limits
of
alarm
temperature
and
humidity
by
pressing
the
key.
When
the
alarm
is
activated,
the
corresponding
indicator
lights
up
and
the
buzzer
gives
an
alarm.
Keywords
：
DHT11
digital
temperature
and
humidity
sensor;
AT89S51
single
chip
microcomputer;
monitoring
system
0
引言
为了保证实验教学的正常进行
，
尤其是电类实验室
，
实
将釆集到的数据发送给微控制器
。
关键电路主要用于完成单
片机的复位操作
。
设定工作的初始值和温度和湿度
。
蜂鸣器
验室的环境需要保持在一个相对稳定的状态,使实验设备正
常运行
，
实验室温湿度过高过低都不利于设备的正常运行
。
本次温湿度监测仪的设计宗旨是能够实现仓库温湿度实时
电路由三极管实现
。
它用于确定环境温度或湿度是否超过设
定值,并且控制设备正在等待指令
。
当蜂鸣器鸣响时,温度和
湿度不在标准范围内
，并且控制装置自身启动
，
直到温度和
监测,
并具有体积小
、
价格低,功耗小等优点
。
湿度正常
。
显示电路主要用于显示当前的温度和湿度
。
1
系统的总体方案设计
依据功能设定
，本系统主要分为以下三个模块
：
(1)
温
湿度采集模块(
2)
数据处理模块
(
3
)用户交互模块
。
/
___
LCD
显示模块
、
温湿度传感器
单片机
二＞
声光报警电路
温湿度釆集模块釆用
DHT11
数字温湿度传感器
。
它使
用一个单一的总线
，
接口简单
，
没有其他校准需要
，
分辨率为
57
按键
8
位
。
完全可以满足日常环境中的温湿度检测要求
[1]o
用户交互模块主要由按键
，
1602
阵列液晶显示器
，
蜂
鸣器和控制器组成
，
其中按键设置用户的温度和湿度精度
。
图
1
温湿度监控系统原理图
1602
是数据显示器
，
蜂鸣器用于提示用户
，
控制器用于调节
温度
。
且湿度不符合要求
。
根据系统设计功能的要求
，
温湿度
2
系统硬件设计
2.
1
AT89S51
单片机
监控系统原理图如图
1
所示
。
数据温度和湿度传感器主要用于收集周围环境参数并
AT89S51
单片机是美国制造的
、
耗量非常低
，
单片机
8
位,
基金项目
：
新疆工程学院科研育人项目
“
基于树莓派智慧实验室监控系统研
(2019xgy522112)
”
。
申耳测说
2021.08
设计研发
电源插头可插入直流电源插座
，
电源电压为
5V
。
单片机内部含
4K
的可编程的
Flash
只读程序存储器
，
器件
采用
ATMEL
公司的高密度
、
非易失性存储技术生产
，
兼容标准
2.
7
系统整体电路
最终利用
Protel
99
SE
软件设计出系统整体的原理
图
，
如图
2
所示
。
8051
指令系统及引脚
。
它集
Flash
程序存储器既可在线编程
(ISP),
也可用传统方法进行编程及通用
8
位微处理器于单片
机芯片中,低价位
AT89S51
单片机可为您提供许多髙性价比
的应用场合
，
可灵活应用于各种控制的领域
[2]
o
3
系统软件设计
2.
2
温湿度传感器
温度和湿度传感器作为监测环境温度和湿度的敏感元
件,是该设计系统的核心
。
因此
，
传感器的选型是非常重要
的
。
通过查阅各种资料
，
设计用的是
DHT11
传感器
。
2.3
LCD1602
液晶显示电路
在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下
几个优点
：
(1)
液晶显示器的每一点在接收到信号后都保持其颜色
和亮度
，
并且阴极射线管显示器需要不断刷新新的亮点
，
因此
LCD
显示器是高质量的并且不闪烁
。
(2
)液晶显示器是一种数字设备
。
(3)
液晶显示器达到通过控制显示屏幕上的电极来显示
液晶分子状态的目的
，
并且具有优于具有相同显示区域的传
统显示器的重量
。
(4)
LCD
的功耗主要消耗在其内部电极和驱动器
IC
中
，
因此其功耗低于其他显示器
。
2.4
按键电路设计
本设计使用低键读取密钥
。
将给出低电平
SCM,
单片机
为处理信号的单片机键盘有单独的键盘和矩阵键盘二
：
独立
键盘每个
i/
。
端口只有一个按钮
，
另一端的按钮连接电源或
图
3
系统的程序流程图
接通电源后
，
DHT11
传感器和
LCD1602
初始化
，交给单片
接地
，
本程序更简单
、
更稳定系统
。
2.
5
声光报警提示电路
本设计采用峰值音频报警电路
。
机处理
，单片机调用显示子程序通过
I/O
口输出给
LCD1602
进
行显示
，
这是信息釆集部分
，
在完成信息釆集后单片机会调
用内部程序的预设的报警值进行判断,若超过报警值时程序
2.6
电源电路
系统的电源模式选择
USB
电源线或电池电源
。
外部直流
进入报警子程序,如果未达到报警值则报警子程序不工作继
续返回到程序初始化之后的工作⑻
。
系统的
程序流程图如图
3
所示
。
编程软件采用
Keil
u
vision4,
keil
u
vision4
由美国
Keilsoftware
公司
生产,是一套
51
系列兼容的单片机
C
语言
软件开发系统
。
4
系统仿真与调试
4.
1
Proteus
软件仿真调试
在进行实物制作之前需要用
Proteus
软件对所设计的硬件电路和程序进行仿真,
来验证电路和程序是否正确
，
模拟实际仪器
的运行
W
o
4.
2
实物制作
进行元器件焊接及硬件电路的检测
，
该
系统完成实物图如下图
4
所示
。
(下转第
15
页)
申耳测说
ELECTRONIC
TEST
2021.08
设计研发
了系统的供电电源部分
、
时钟部分
、
LED
显示屏驱动部分及
红外遥控部分等硬件电路
。
在硬件电路的基础上进行了软件
LED
阵列送显默认的显示图像
。
如有无线遥控改变显示画面
信息
，
单片机会接收到中断信号
，
进入中断服务子程序
，
调用
新的显示画面数据送
LED
显示屏显示。
如果没有接受到中断
信号,即无需改变显示信息
，
单片机仍送显之前显示的内容
。
开发
，
在
KEIL
环境下
，
用
C
语言编写了控制程序
。
软硬件联合
调试
，最终实现了旋转
LED
显示屏的静动态显示
。
旋转
LED
显
示屏成本低
、
可开发性强
，
用户可根据自己的需要灵活改变
显示信息
，
使得传统的平面显示具有更多的可能性
，
具有广
阔的应用前景
。
参考文献
[1]
胡聚源
，
喻慧卿
，
韩亚军
，
徐春来
，
韩梦月
.
旋转
LED
技
术的原理与实现
[J],
电子技术
,2020,49(08):15
8-159.
[2]
郭星辰
.
基于
POV
的
LED
旋转显示屏的设计
[J],
电子技
术与软件工程
,2020,(15):120-122.
⑶郑文晶，
席洋洋
，
何吉岚
，
石坤
，
聂志刚.基于单片机
LED
旋转屏设计
[J],
软件
,2020,41(03):88-91.
⑷
苏燕云
.非接触式磁感应充电装置的设计
[J],
金陵科技
学院学报
,2019,35(04):34-38.
图
6
主程序流程图
⑸
杨富友
，
袁玲
，
宫彦辉.
LED
线阵显示装置的设计
[J],
技
术与教育
,2019,33(03):42-46+62.
4
结论
本文详细研究了基于单片机的旋转
LED
显示屏的工作
通讯作者
：
袁观娜
(1988--),
女
，
汉族
，
陕西镇安人
，
硕士研究
原理
。在此基础上
，
确定了旋转
LED
显示屏的总体结构
。
设计
生
，
研究方向
：
智能电器技术
。
(上接第
19
页)
5
结语
系统可以检测实时的温湿度值
，
超过设定值后会报警,
经测试准确度高,在我院实验室中有一定的应用推广价值
。
参考文献
[1]
杨青青.基于
51
单片机的温湿度控制系统的设计
[J].
时
代汽车
,2020(19):93-94.
⑵
徐蠶秀
，
赵士原
.
基于
DHT1
1
传感器的机房温湿度控制
系统设计
[J],
现代信息科技
,2020,4(14):57-59.
⑶孙华志
.
单片机在智能家居控制系统中时应用
[J],
电子制
作
,2020(12):93-94.
[4]
孙学智.基于单片机的温湿度检测系统设计与实现分析
图
4
温湿度检测系统实物
[J],
科学技术创新
,2020(13):179-180.
(上接第
56
页)
参考文献
[1]
王海峰
，
周根元
，
章怡.动态阈值
Prewitt
边缘检测与细
化算法研究
[J],
煤炭技术
,2009,28(8:144-145.
⑶李健
，
丁小奇
，
陈光等.基于改进高斯滤波算法的叶片图
像去噪方法
[J].
南方农业学报
,2019,50(6)
:
1385
-
1
392.
⑷
刘天时
，
魏雨，
李湘眷.自适应阈值的
Prewitt
地质图
像边缘检测算法
[J].
小型微型计算机系统
,2016,37
⑵
金正猛
，
李鹏
，
闵莉花等
.
基于
Prewitt
算子的耦合全
变差图像着色算法
[J].
南京邮电大学学报(自然科学
版
)
，
2016,36(5)
:30-35.
(5)
:
1062-1065.
2024年5月16日发(作者：光之卉)
设计研发
2021.08
实验室智能温湿度监控系统设计
兰鸽
，李川江，
徐磊
(新疆工程学院
，
新疆乌鲁木齐，
830000
)
摘要
：
本设计根据实验室的环境特点
，
利用单片机结合传感器技术开发一套能实时监测实验室环境并及时报警的温湿
度监测仪
，
DHT11
数字温湿度传感器
，
AT89S51
单片机为控制核心与其他电子外设结合而设计的该温湿度监测系统具
有灵敏度高
，
响应速度快
，
抗干扰能力强
，
维护方便
，安装方便等优点。
监控系统可以通过按键设定报警温度和湿度的上
限和下限
。
当警报激活时
，
相应的指示灯亮起
，
蜂鸣器报警
。
关键词
：
DHT11
数字温湿度传感器
；AT89S51
单片机
；
监控系统
Design
of
Intelligent
Temperature
and
Humidity
Monitoring
System
in
Laboratory
Lan
Ge,
Li
Chuanjiang,
Xu
Lei
(Xinjiang
Institute
of
engineering,
Urumqi
Xinjiang,
830000)
Abstract
：
According
to
the
environmental
characteristics
of
the
laboratory,
this
design
uses
SCM
combined
with
sensor
technology
to
develop
a
set
of
temperatnre
and
humidity
monitoring
instmmerrt
which
can
real-time
monitor
the
laboratory
environment
and
timely
alarm,
DHT11
digital
temperature
and
humidity
sensor,
AT89S51
microcontroller
as
the
control
core
and
other
electronic
peripherals.
The
temperature
and
humidity
monitoring
system
has
high
sensitivity,
fast
response
speed
and
anti
—
int
erference
ability
St
rong,
easy
to
main
tain,
easy
to
ins
tall
and
so
on.
The
mon
ito
ring
sys
tem
can
set
the
upper
and
lower
limits
of
alarm
temperature
and
humidity
by
pressing
the
key.
When
the
alarm
is
activated,
the
corresponding
indicator
lights
up
and
the
buzzer
gives
an
alarm.
Keywords
：
DHT11
digital
temperature
and
humidity
sensor;
AT89S51
single
chip
microcomputer;
monitoring
system
0
引言
为了保证实验教学的正常进行
，
尤其是电类实验室
，
实
将釆集到的数据发送给微控制器
。
关键电路主要用于完成单
片机的复位操作
。
设定工作的初始值和温度和湿度
。
蜂鸣器
验室的环境需要保持在一个相对稳定的状态,使实验设备正
常运行
，
实验室温湿度过高过低都不利于设备的正常运行
。
本次温湿度监测仪的设计宗旨是能够实现仓库温湿度实时
电路由三极管实现
。
它用于确定环境温度或湿度是否超过设
定值,并且控制设备正在等待指令
。
当蜂鸣器鸣响时,温度和
湿度不在标准范围内
，并且控制装置自身启动
，
直到温度和
监测,
并具有体积小
、
价格低,功耗小等优点
。
湿度正常
。
显示电路主要用于显示当前的温度和湿度
。
1
系统的总体方案设计
依据功能设定
，本系统主要分为以下三个模块
：
(1)
温
湿度采集模块(
2)
数据处理模块
(
3
)用户交互模块
。
/
___
LCD
显示模块
、
温湿度传感器
单片机
二＞
声光报警电路
温湿度釆集模块釆用
DHT11
数字温湿度传感器
。
它使
用一个单一的总线
，
接口简单
，
没有其他校准需要
，
分辨率为
57
按键
8
位
。
完全可以满足日常环境中的温湿度检测要求
[1]o
用户交互模块主要由按键
，
1602
阵列液晶显示器
，
蜂
鸣器和控制器组成
，
其中按键设置用户的温度和湿度精度
。
图
1
温湿度监控系统原理图
1602
是数据显示器
，
蜂鸣器用于提示用户
，
控制器用于调节
温度
。
且湿度不符合要求
。
根据系统设计功能的要求
，
温湿度
2
系统硬件设计
2.
1
AT89S51
单片机
监控系统原理图如图
1
所示
。
数据温度和湿度传感器主要用于收集周围环境参数并
AT89S51
单片机是美国制造的
、
耗量非常低
，
单片机
8
位,
基金项目
：
新疆工程学院科研育人项目
“
基于树莓派智慧实验室监控系统研
(2019xgy522112)
”
。
申耳测说
2021.08
设计研发
电源插头可插入直流电源插座
，
电源电压为
5V
。
单片机内部含
4K
的可编程的
Flash
只读程序存储器
，
器件
采用
ATMEL
公司的高密度
、
非易失性存储技术生产
，
兼容标准
2.
7
系统整体电路
最终利用
Protel
99
SE
软件设计出系统整体的原理
图
，
如图
2
所示
。
8051
指令系统及引脚
。
它集
Flash
程序存储器既可在线编程
(ISP),
也可用传统方法进行编程及通用
8
位微处理器于单片
机芯片中,低价位
AT89S51
单片机可为您提供许多髙性价比
的应用场合
，
可灵活应用于各种控制的领域
[2]
o
3
系统软件设计
2.
2
温湿度传感器
温度和湿度传感器作为监测环境温度和湿度的敏感元
件,是该设计系统的核心
。
因此
，
传感器的选型是非常重要
的
。
通过查阅各种资料
，
设计用的是
DHT11
传感器
。
2.3
LCD1602
液晶显示电路
在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下
几个优点
：
(1)
液晶显示器的每一点在接收到信号后都保持其颜色
和亮度
，
并且阴极射线管显示器需要不断刷新新的亮点
，
因此
LCD
显示器是高质量的并且不闪烁
。
(2
)液晶显示器是一种数字设备
。
(3)
液晶显示器达到通过控制显示屏幕上的电极来显示
液晶分子状态的目的
，
并且具有优于具有相同显示区域的传
统显示器的重量
。
(4)
LCD
的功耗主要消耗在其内部电极和驱动器
IC
中
，
因此其功耗低于其他显示器
。
2.4
按键电路设计
本设计使用低键读取密钥
。
将给出低电平
SCM,
单片机
为处理信号的单片机键盘有单独的键盘和矩阵键盘二
：
独立
键盘每个
i/
。
端口只有一个按钮
，
另一端的按钮连接电源或
图
3
系统的程序流程图
接通电源后
，
DHT11
传感器和
LCD1602
初始化
，交给单片
接地
，
本程序更简单
、
更稳定系统
。
2.
5
声光报警提示电路
本设计采用峰值音频报警电路
。
机处理
，单片机调用显示子程序通过
I/O
口输出给
LCD1602
进
行显示
，
这是信息釆集部分
，
在完成信息釆集后单片机会调
用内部程序的预设的报警值进行判断,若超过报警值时程序
2.6
电源电路
系统的电源模式选择
USB
电源线或电池电源
。
外部直流
进入报警子程序,如果未达到报警值则报警子程序不工作继
续返回到程序初始化之后的工作⑻
。
系统的
程序流程图如图
3
所示
。
编程软件采用
Keil
u
vision4,
keil
u
vision4
由美国
Keilsoftware
公司
生产,是一套
51
系列兼容的单片机
C
语言
软件开发系统
。
4
系统仿真与调试
4.
1
Proteus
软件仿真调试
在进行实物制作之前需要用
Proteus
软件对所设计的硬件电路和程序进行仿真,
来验证电路和程序是否正确
，
模拟实际仪器
的运行
W
o
4.
2
实物制作
进行元器件焊接及硬件电路的检测
，
该
系统完成实物图如下图
4
所示
。
(下转第
15
页)
申耳测说
ELECTRONIC
TEST
2021.08
设计研发
了系统的供电电源部分
、
时钟部分
、
LED
显示屏驱动部分及
红外遥控部分等硬件电路
。
在硬件电路的基础上进行了软件
LED
阵列送显默认的显示图像
。
如有无线遥控改变显示画面
信息
，
单片机会接收到中断信号
，
进入中断服务子程序
，
调用
新的显示画面数据送
LED
显示屏显示。
如果没有接受到中断
信号,即无需改变显示信息
，
单片机仍送显之前显示的内容
。
开发
，
在
KEIL
环境下
，
用
C
语言编写了控制程序
。
软硬件联合
调试
，最终实现了旋转
LED
显示屏的静动态显示
。
旋转
LED
显
示屏成本低
、
可开发性强
，
用户可根据自己的需要灵活改变
显示信息
，
使得传统的平面显示具有更多的可能性
，
具有广
阔的应用前景
。
参考文献
[1]
胡聚源
，
喻慧卿
，
韩亚军
，
徐春来
，
韩梦月
.
旋转
LED
技
术的原理与实现
[J],
电子技术
,2020,49(08):15
8-159.
[2]
郭星辰
.
基于
POV
的
LED
旋转显示屏的设计
[J],
电子技
术与软件工程
,2020,(15):120-122.
⑶郑文晶，
席洋洋
，
何吉岚
，
石坤
，
聂志刚.基于单片机
LED
旋转屏设计
[J],
软件
,2020,41(03):88-91.
⑷
苏燕云
.非接触式磁感应充电装置的设计
[J],
金陵科技
学院学报
,2019,35(04):34-38.
图
6
主程序流程图
⑸
杨富友
，
袁玲
，
宫彦辉.
LED
线阵显示装置的设计
[J],
技
术与教育
,2019,33(03):42-46+62.
4
结论
本文详细研究了基于单片机的旋转
LED
显示屏的工作
通讯作者
：
袁观娜
(1988--),
女
，
汉族
，
陕西镇安人
，
硕士研究
原理
。在此基础上
，
确定了旋转
LED
显示屏的总体结构
。
设计
生
，
研究方向
：
智能电器技术
。
(上接第
19
页)
5
结语
系统可以检测实时的温湿度值
，
超过设定值后会报警,
经测试准确度高,在我院实验室中有一定的应用推广价值
。
参考文献
[1]
杨青青.基于
51
单片机的温湿度控制系统的设计
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