摘 要

本文是根据现今对温度与湿度的实时测量的需求，设计的一种基于MCS-51单片机的温湿度检测仪器，温湿度数据由温湿度传感器SHT11检测产生，无需数据转换模块，直接传输给单片机，待单片机将数据处理后，发送到LCD1602和无线传输模块DL-20，LCD1602将数据进行显示，DL-20将数据传输到上位机，然后上位机根据获得数据，经程序处理，自动进行数据分栏列表式显示，同时将温度和湿度以折线图的形式分别在两个图上画出。设计过程中通过proteus软件对设计电路和编写程序进行了可行性测试，最后验证了该设计仪器的可用性。上位机的显示软件通过Qt进行编写。

关键字：温湿度；单片机；无线传输模块；DL-20；SHT11；Qt

Abstract

According to the demand of real-time measurement of temperature and humidity, this paper designs a temperature and humidity detection instrument based on MCS-51 single chip microcomputer. Temperature and humidity data are detected and generated by temperature and humidity sensor SHT11, and are directly transmitted to single chip microcomputer without data conversion module. After being processed by single chip microcomputer, the data are transmitted to LCD1602 and wireless transmission module DL-20. LCD1602 displays the data. DL-20 transmit that data to the upper computer, and then the upper compute automatically displays the data in columns and lists accord to the obtained data through program processing, and at the same time draws the temperature and humidity on two graphs in the form of line graphs respectively. During the design process, proteus software was used to test the feasibility of the design circuit and programming. Finally, the usability of the design instrument was verified. The display software of the upper computer is compiled by Qt.

Key words：temperature and humidity; single chip microcomputer; Wireless transmission module;DL-20;SHT11;Qt

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外发展现状 2

1.3 主要研究内容 2

第2章 温湿度测量仪器的器件选型及硬件设计 3

2.1 温湿度测量仪器的总体方案设计 3

2.2 硬件选型 4

2.2.1 单片机主控芯片选型 4

2.2.2温湿度检测模块 5

2.2.3 温湿度显示模块选型 6

2.2.4 无线传输模块选型 7

2.3 电路设计及proteus仿真 9

2.4 硬件电路的搭建 13

2.5本章小结 15

第3章 温湿度测量仪器的软件设计 16

3.1 SHT11程序模块设计 16

3.2 LCD1602模块程序设计 21

3.3 DL-20数据发送程序设计 24

3.4 主程序设计 26

3.5 上位机程序设计 29

3.6 本章小结 38

第4章 温湿度仪器的调试 39

4.1 软件调试 39

4.2 硬件调试 41

4.3本章小结 44

第5章 结论 45

参考文献 46

致谢 48

附录A 49

附录B 60

第1章 绪论

1.1 研究背景

随着当今科技水平的不断提高，温度与湿度的精准测量对高水平的生产和生活有着越来越大的影响，例如粮食的存储，蔬菜的保鲜等，但传统温湿度测量系统已经不能满足现今的需要，在传统的温湿度测量系统中，温湿度的测量与记录都是人工、手动的，不仅浪费人力物力，而且效率低下^[1]。一些温湿度系统使用二极管作为传感器，其互换性差^[2]，所以研发一种区别于人工测量，具有高精准度、高效率的温湿度测量系统就显得尤为重要^[3]。

电子技术的飞速发展给人类的生活带来了根本的变革，特别是随着模集成电路的产生而出现的微型计算机，更将人类社会带入了一个新的是时代。微型计算机简称单片机，又被称为“微控制器”，是一种具有高集成度的电路芯片。一般来说，单片机是由中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、只读存储器（Read Only Memory image，ROM）、定时器/计时器、A/D转换器、I/O口等集成构成的微型计算机系统^[4]。单片机普遍具有可靠性高、处理速度快、功耗低、控制能力强、使用性强等优势，能满足多数控制系统的需求，实现系统模块化发展^[5]。除了单片机技术外，无线传输技术也可以应用在温湿度测量中，这样不但能降低成本，还能提高传输效率，在应用了基于单片机技术后的温湿度测量仪器各部分将越来越模块化，并且各部件的更换回更加灵活，这样温湿度测量系统除了具备单片机的优势，同时还可根据工作需要灵活增加相应的功能模块，拥有极大的功能扩展性^[6-9]。因此，在研究新型温湿度测量系统时，可以研发一款有温湿度测量功能的电子化产品。顺应电子产品向着智能化、小型化、低功耗方向的发展^[10]，研发一种基于微型计算机的温湿度测量仪器就是一个不错的发展方向。

1.2 国内外发展现状

自有基于电子技术对环境和生物信息进行测量这一研发方向以来，国内外许多高校、公司和研究机构纷纷投入力量到这一领域，直到2002年，微电子技术、嵌入式和微电机系统技术的成熟，该项研究才得以进入高速发展阶段，发展出应用到如工农业生产、气象、环保和航天等部门的电子产品^[11]。

国外凭借其在电子技术和传感器技术方面发展早的优势，已经发展出较成熟的关于环境及生物方面的信息获取和监视设备^[12]，并且有许多代表性的产品，如美国加州大学伯克利分校设计的环境实时检测系统，可远程检测土壤中的温度、湿度和日照等信息，然后通过无线通信技术发送到计算机上进行数据处理；英国伦敦大学农学院研制的温室计算机遥控技术，可在50km外对温室的光、湿、气和水等环境状况进行遥控；以色列研制的温室环境控制系统可根据控制对象的需要，选用不同的控制器和外围设备，有着灵活多变的控制程序。