基于 STC15 系列单片机的温湿度控制系统
摘要：温室度与人类的生活息息相关，为应对不合适的温湿度带来的不良后果，设计了基于STC15系列单片机的温湿度控制系统，该系统基于STC12F2K60S2型号单片机，该系统由传感器模块、控制器模块、声光报警模块、无线模块、按键显示模块以及电源驱动模块组成。具有性价比高，可靠性好等特点，能够带来更智能的生产生活。
关键词：温湿度；传感器；STC15F2K60S2；智能
Temperature and humidity control system based on STC15 series microcontroller
Abstract: Greenhouse degree is closely related to human life. In order to deal with the adverse consequences caused by inappropriate temperature and humidity, the temperature and humidity control system based on STC15 series MCU is designed. The system is based on STC12F2K60S2 MCU The key display module and the power drive module have the characteristics of high cost performance and good reliability, which can bring more intelligent production and life.
Keywords: Degree of greenhouse；sensor；STC15F2K60S2；smart
目录
第一章 绪论 1
1.1本课题简介 1
1.2国内外研究现状 2
1.3 研究的目的和可行性 2
1.3.1研究的目的 2
1.3.2研究的可行性 3
1.4本课题研究的内容 3
第二章 温湿度系统的总体方案设计 4
2.1方案的设计及比较 4
2.1.1方案一 4
2.1.2方案二 5
2.1.3方案三 5
2.1.4方案比较 6
2.2传感器方案的选定 6
2.3控制模块的选用 7
2.4无线模块的选用 7
2.5显示模块的选用 8
2.6电源、电机模块的选用 9
第三章 温湿度控制系统硬件电路设计 10
3.1电源模块电路设计 10
3.2单片机最小系统模块电路设计 10
3.3DHT11温湿度传感器电路设计 11
3.4按键模块电路设计 11
3.5HC-12无线收发模块电路设计 12
3.6程序下载模块电路设计 12
3.7LCD12864液晶显示模块电路设计 13
3.8蜂鸣器和报警灯电路设计 13
3.9电机驱动模块电路设计 14
第四章 温湿度控制系统软件设计 15
4.1程序开发环境设计 15
4.2程序逻辑设计 15
4.3温湿度数据采集流程图 16
4.4按键显示流程图 17
4.5无线收发模块流程图 17
4.6电机驱动程序流程图 18
第五章 总结与展望 20
小结与致谢 21
参考文献 22
第一章 绪论
1.1本课题简介
温度（外文名：temperature）是表示物体冷热程度的物理量，我们常说的夏天感觉比较热，冬天感觉比较冷表示的就是温度的高低程度。天气预报经常报道最高温度是多少摄氏度，最低温度是多少摄氏度以及最适温度是多少摄氏度。由此可见温度与人类的生活息息相关。而在古代，人类并不知道气温有多高，只能通过身体触摸去感受温度，但并不能得出具体值，且对于较高或较低的温度无法做出准确判断。于是在1953年，伽利略发明了温度计，温度从此以后有了具体的值。湿度（Humidity）表示大气干燥程度的物理量，即空气中所含有水蒸气的量。一般来说就是我们感觉环境的潮湿程度，当湿度过大时，容易导致细菌的滋生，由此人类容易感染细菌、真菌。当湿度过小时，人们就会口干舌燥，皮肤皲裂，容易感冒，嗓子容易发炎，此外，脾气也会变得狂怒，烦躁不安。因此，创造一个适宜的湿度环境是不可缺少的。在《史记·天官书》中，古人类常常把土和碳放在天平两侧，天气湿了碳就重，天气干了碳就轻，以此来衡量温湿度变化。1783年，瑞士物理学家偶然洗头发时，惊奇的发现不同适度湿度的头发丝张力不同，以此来判别湿度，但不能测出具体湿度值。再后来，人类发明了第一支能量测出具体数值的湿度计。
从某些意义上来说，测量是应用极为普遍的一种技术，测量不受制于某一范畴，并且也不可以晓得从哪个方面发展而来，因为世上人本来就会丈量。丈量是人们探索未知世界的一种重要方式，在当今生活同样起到了举足轻重的作用。量测是一种办法，它针对原生态的征候量的学习，此行为叫做量化，其认识思路我们称其为量测。运用量测得出的成果让我们对自然界的行迹能够有更加准确的体会。因此量测的重点就是要收货规范值。而当今全国各课程规模中，探讨测试量的学科叫做“计量学”。对测量的界说十分复杂，许多科目都从自己的观点给与定义，按照计量学的定义，测量是指：以肯定量值为目标的一类操作。计量学是一种归纳性的课程，关系到许多学科范围的思想论证，实践立据。大的方面来说，关系到农业的发展与科学技术的飞跃。比如度量衡的同一推动了文化的提高与科技的成长，微观的方向来说，对于提升出厂的品质，肯定出品的通用性，实现同一化、正式化，便于管控和买卖。
单片微极小型计算机简称单片机，英文字母MCU表示，称嵌入式处理器。单片机又称单片微型处理器，它不是实现某个逻辑功用的芯片，而是把计算机系统汇集到一个芯片上。单片机CPU有运算，存储或寄存，控制三大主要功能。一个完整的单片机由MCU和其他输入设备、输出设备组成。和计算机对比，单片机缺失了外层设备。单片机的所占设备空间小、主板轻、价格低廉，表现优秀。为学习、应用和开发提供了便利条件。但由于其成长极度迅速，老的单片机已不及知足需求，因而称为该领域更多的微控制器。利用单片机对温度、湿度进行精确测量和细心研究，不仅具有架构简单、控制智能、可适用性高、运行便利和促成模块化架构等亮点，而且可以提高温度和湿度测量的处理速率，极大降低消耗，人力以及资源，从而大幅面提升利用品的质量。就拿温度、湿度物理量的测量来说，不但能够实现长远距离、多方面温湿度测量和监督，而且使其测量的精密度划分的更精细。运用智能式数字传感器，再配单片机的驱使，是当今世界温度计量领域和湿度计量领域的必然要求。
1.2国内外研究现状
伴随科技的快速成长和遍及，国内各个产业对温度、湿度的把控态度越来越严格。比如在孵化工作中，不合适的温度、湿度会提高家禽死亡率，从而引发一大批损失；在大棚产业中，栽培必须从严进行，不妥的温度、湿度会带来蔬菜死亡甚至血本无收；在食物的制作与储存中，适当的温湿度可以带来甜美的口感，而不当的温湿度不仅会让食物变得难吃，而且储存不当会导致食物变质，发霉。除这些以外，电子工厂生产车间、藏书阁、冷冻库及运输链、博物园、卫生院等领域也对温度、湿度有着及其严格的务求。
在国外，完整的温度、湿度监控链已经遍及，比如星级酒管、公寓、体育场所等地都已配备了自动温湿度监控系统，可以使室内温湿度维持在相宜的区间，在其中的技术也非常成熟。温湿度监控系统运用在药物行业，对药料的储存的周围环境实现同步监控，保证药物不过期，失去药性；在栽培农作物的暖棚内实行温湿度监控系统，每分每秒的监控农作物，使其健康茁壮成长。因此可以发现，外国的温湿度监控系统的技术研究已经运用十分成熟，并在此根基上不停修改优化，推动了国家的飞速发展。
1.3 研究的目的和可行性
1.3.1研究的目的
温湿度与社会生活形成紧密的联系，是最基本的工艺参数。例如天然气、电子设备、中石油、化学工业等各类产业中普遍需要对温湿度进行监测与监控。并且随着人们生活水平的上升，人们越来越看重自己周边生活景象，而空气中温湿度的改变与人体的舒服程度和表现情感有潜移默化的影响。所以对湿湿度的监测及管控就非常重要。
1.3.2研究的可行性
从市场的调查中我们发现该方案设计的温湿度监测系统需求量大，价格大众普遍能接收，原料的投入少，并且供应链多，价格稳定并且价格走势变化不大。
中间的实验难度一般，研发所用的资金少，研发时间短，成果高，研发出来的产品适用性高，符合大部分人的审美需求。
选取最先进的现代工艺，投资一般，产品先进，耐用，寿命长并且可靠性高。
产品功耗小，对人的身体没有为害，符合国际节能减排标准，深度渗透国家的可持续发展观。
1.4本课题研究的内容
本文主要是研究单片机对温湿度实时显示监控及控制的设计与实现过程，开发出了基于STC15系列单片机的智能温湿度处理系统。共分为五章，每一章具体内容及实施过程如下所述：
（1）第一章绪论部分。给出温度和湿度的定义，对温度和湿度测量方法以及研究过程进行总结，并在此基础对温湿度控制系统进行简单粗略的设计。
（2）第二章温湿度总体方案设计。给出三种不同的设计方案，在遵从温湿度控制系统的总体设计思路的情况下，对三种方案进行比较并选出最佳方案，对系统的软硬件模块及功能进行规划设计。
（3）第三章温湿度控制系统硬件设计。包括电源模块电路设计、LCD12864液晶显示模块的设计、DHT11温湿度床传感器电路设计、程序下载模块电路设计、按键模块电路设计、蜂鸣器和报警灯电路设计、单片机最小系统模块电路设计、HC-12无线收发模块电路设计和电机驱动模块电路设计。
（4）第四章温湿度控制系统软件设计。包括程序开发环境设计、程序逻辑设计、温湿度数据采集设计、按键显示设计、无线收发设计、电机驱动设计。
（5）第五章为总结与展望。
参考文献
[] 张喜凤. 基于Arduino的液晶声光万年历的设计与实现[J]. 电子测试, 2017, (4):7-10.
[] 李志伟, 东伟, 黄双成. 基于DHT11的农业大棚温湿度监控系统设计[J]. 工业仪表与自动化装置, 2021, (1):39-43.
[] 沈华刚, 洪香勤, 都兴隆. 基于Arduino的PM2.5实时检测系统[J]. 无线互联科技, 2018, 第15卷(14):38-39.
[] 董邵万, 郭锐, 沈阳工学院信息与控制学院. 机器人驱动模块L298N[J]. 数码世界, 2018, (7):79-80.
