基于单片机的粮仓温湿度控制系统设计.doc

题 目 基于单片机得粮仓温湿度控制系统设计
学生姓名 张大陆 学号 1213014089
所在学院 物理与电信工程学院
专业班级 电子信息工程专业12级3班
指导教师 帅春江
完成地点 陕西理工学院
2016年6月5日
基于单片机得粮仓温湿度控制系统设计
作者:张大陆
(陕西理工学院 物理与电信工程学院 电子信息工程专业12级3班，陕西 汉中 723001)
指导老师：帅春江
[摘要] 影响粮食安全储存得主要参数就是粮仓得温度与湿度,粮仓温湿度测量方法以及相应得智能控制一直就是粮食储存得一个重要问题。本设计采用STC89C52单片机最小系统对检测、报警、显示、调控等模块进行多点控制，传统得温湿度控制利用温度计、湿度表、湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温湿度要求得库房进行通风、降温、去湿等操作。这种方法费时费力，效率低，随机性大，误差大，不能及时得解决问题。本设计则通过自动检测、即时报警、自动调控等功能很好得解决了。并且，本设计不仅针对粮仓，对于大多譬如蔬菜大棚、花圃、实验室、医院等需要温湿度检测控制得各个领域都就是适用得。
[关键词]　粮仓；温湿度；多点检测控制；单片机　
Design of temperature and humidity control system for granany based on single chip microcomputer
Author：Dalu Zhang
(Grade 12, Class 3, Major electronic1s and information engineering, School of Physics and Electronic Information Engineering, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723001, Shaanxi)
Tutor: Chunjiang Shuai
Abstract: Grain is a necessity for human , the grain storage is very essential to the maintenance of social stability and keep the economy sustainable developmented、 And the main  parameters to the grain safe storage is the temperature and humidity 、 This design uses the STC89C52 system of single chip microcomputer to cotrol the modules about the detection , alarm , control and the key 、 And it could automatic measurement and control without people , and improve effciency and quality of work very well 、 DHT11 temperature and humidity sensors and OLED display shows real time data and pass to the staff with instant and accurate 、 While the traditional temperature and humidity control is use of Thermometer , humidity table , humidity dipstick test equipment 、 Through the artificial testing 、 Not in conformity with the requirements of the temperature and humidity supply cooling , ventilation , to wet operation 、 This artificial testing time-consuming , the efficiency is low 、 This design is by automatic detection , instant alarm , automatic regulation of functions such as a good solution to these problems 、 At last , this design not only against the granary , but also for most such as vegetable greenhouses , flowers garden , laboratories , hospitals could also be applicabled 、
Keywords: Granary; automatic detection and control ;temperature and humidity ;Singlechip
目录
1引言 1
1、1 背景及意义 1
1、2现状及发展趋势 1
1、3研究内容 1
2系统总体方案设计 2
2、1设计要求 2
2、2系统基本方案 2
2、2、1传感器方案 2
2、2、2显示器方案 2
2、2、3单片机主芯片方案 2
2、3总体设计框图 3
3系统硬件设计 4
3、1主控模块 4
3、1、1 STC89C52芯片 4
3、1、2 STC89C52芯片得管脚、引线与功能 4
3、1、3 主控模块电路原理图 5
3、2温湿度检测模块 6
3、2、1 DHT11传感器简介 6
3、2、2 DHT11传感器模块电路 7
3、3显示模块 8
3、3、1 OLED显示屏简介 8
3、4报警模块 9
3、4、1蜂鸣器介绍 9
3、4、2蜂鸣器工作原理 9
3、5温湿度调控模块 9
3、5、1继电器 9
3、5、2 温湿度调控模块 10
4系统软件设计 11
4、1主程序设计 11
4、2传感器模块设计 12
4、3 软件调试 12
5系统得安装与调试 14
6结论与展望 17
致谢 18
参考文献 19
附录A英文文献 20
附录B中文译文 25
附录C系统原理图 28
附录D实物图 29
附录E元器件清单 30
附录F C语言程序 31
1　引言
1.1 背景及意义
粮食储存就是国家针对战争、饥荒与一些突发事件所做得预防准备，所以粮食得储存安全至关重要。目前，我国部分地区得各种大型粮仓都还存在不同程度得粮食变质问题。依据国家粮食保护法，必须定期检查粮仓各点得温湿度，以便及时采取相应得措施。但许多粮仓目前还就是采取人工检测得方法，不仅使粮仓工作人员工作量增大，而且工作效率低，尤其就是大型粮仓得温度检测任务如不能及时彻底完成，则有可能会造成粮食大面积变质。据有关资料统计，我国每年因粮食变质而损失得粮食达数亿斤，直接造成了巨大得经济损失。
影响粮食安全储藏得主要参数就是粮仓得温度与湿度。粮食在正常储藏过程中，如果粮食受潮，就会导致发芽，新陈代谢加快并产生呼吸热，使粮食温度突然升高，引起粮食霉变，造成许多不可挽回得损失。为此，研究与设计以单片机为控制核心，基于数字温度与湿度传感器得自动检测系统,对粮库每个粮仓中各点位得温度及湿度得变化情况进行实时自动测试，一旦出现异常现象便于及时处理,对有效地提高事故得预见性与工作效率有着重要得实际推广价值与理论研究意义。
1、2　现状及发展趋势
早期粮情监测主要采用温湿度计测量法，根据经验放在粮仓得多个测温点，管理人员定期读数，确定粮仓温湿度得高、低，决定就是否进行调控。这种方法对储粮有一定得作用，但由于温湿度计精度、人工读数时人为误差等因素影响，检测时不仅效率低，而且精度差，局部温湿度过高不易被及时发现，导致因局部粮食发霉变质引起大面积坏粮得情况时有发生。
近年来，随着单片机得日益成熟与计算机得广泛应用，粮食测控系统得准确性要求越来越高，寻找测控系统最好配置与最佳性价比成为当前得热门研究内容。外国在粮仓情况监测技术上已经达到了非常成熟得地步，在监测系统中广泛应用了高科技数字式传感器。这一种由半导体集成电路与微控制器等最新得技术为核心得传感器，在一个管心上集成了半导体温度监测芯与信号转换芯、接口芯片、储存芯片等，不仅完成检测外，还完成预设范围内得温度、报警功能。由于数字温度传感器直接传出数字信号，从而解决长距离传输得问题，在传输过程中得干扰与衰减而导致得精度降低等问题也会随之解决。影响粮仓温湿度检测技术得重要因素就是传感器得技术得发展。
1、3研究内容
本设计使用STC89C52型单片机作为系统硬件核心，具有在线编程功能，且功耗低等特点。检测部分采用四组DHT11温湿度传感器，可以即时得反应粮仓内四个监控点得温度以及湿度得变化，并反馈给单片机，经过单片机处理后控制相应继电器工作完成诸如升温到特定得温度、降温到特定得温度，在湿度控制方面也就是如此。
2　系统总体方案设计
2、1　设计要求
(1)本设计给出粮仓温湿度控制系统得总体方案设想，智能项目，与设计结构规划。
(2)硬件设计：实现对粮仓温湿度采集、控制，以单片机为主得控制器，扩展必要得外部电路，设计制作一个控制系统。
(3)软件设计：各项功能得设计流程。
(4)发挥部分：多点分布式。
2、2　系统基本方案
2、2、1　传感器方案
方案一：选用DS18B20温度传感器作为温度检测模块。DS18B20就是一线式数字温度传感器。具有独特得单线式接口方式。测量范围在—10℃~85℃，误差范围在-\+0、5℃。最高精度可达0、0625℃。选用HS1101湿度传感器作为湿度检测模块，HS1101就是电容式湿度传感器。可测量相对湿度范围在0%~100%RH。误差为-\+2%RH。
方案二： 选用DHT11作为设计得温湿度检测模块。DHT11就是一款集成型得数字温湿度一体传感器。
它应用专用得温湿度传感技术以及数字模块采集技术，具有很高得可靠性能与长期得稳定性。电阻式感湿元件与NTC测温元件就是传感器得基本组成部分。因此该产品品质优良、响应速度快、抗干扰能力强、性价比极高。测量范围20%~90%RH，0℃~50℃。测温精度为-\+2℃，测湿精度为-\+5%RH。完全符合本次毕业设计得要求。
经上述分析，方案一虽然精度更精确。却稍显复杂。方案二即便不能实现方案一得高精度测量。却也能满足设计要求。且简便易行。可靠稳定。具有超高得性价比。故选择方案二。
2、2、2　显示器方案
方案一：采用12864 OLED屏。显示模块就是128×64点阵得汉字图形型OLED显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM），可与CPU直接接口。
方案二：采用HJ1602液晶显示屏。HJ1602A 就是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02 即32个字符。（16列2行）。1602只能显示字母、数字与符号能显示16*2个字符，但寄存器不止32个，有一些显示效果，如字符一个个显示、字符从左到右或从右到左显示等等，显示效果简单。
总结：在编程使用方面，两者难度差异较小，OLED屏幕略复杂。但相比于1602液晶屏，OLED 12864所占用单片机管脚少，屏幕亮度高、显示更加清晰、并且显示得内容更多，能更形象具体得实现显示功能。
2、2、3　单片机主芯片方案
方案一：AT89C51就是美国ATMEL公司生产得低电压，高性能CMOS型8位单片机，器件采用ATMEL公司得高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)与Flash存储单元，功能强大。其片内得4K程序存储器就是FLASH工艺得，这种单片机对开发设备得要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内得程序还可以进行加密，这又很好地保护我们得劳动成果。再者，AT89C51目前得售价比8031还低，市场供应也很充足。AT89C51可构成真正得单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统得可靠性，降低系统得成本。只要程序长度小于4K，四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程，而且擦写时间仅需lOms[1]。
方案二：STC89C52就是STC公司生产得功耗低、性能高CMOS8位微控制器，具有 8K可编程Flash存储器。STC89C52使用得MCS-51内核，做了很大得提高使芯片具有传统得51单片机所不具备得功能。在芯片上，拥有8位CPU与可编程Flash，使得STC89C52为嵌入式控制系统提供灵活与有效得解决方案。具有以下得标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，瞧门狗定时器，32位I/O 口线，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，2个外部中断，全双工串行口。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作 ，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。断电保护模式下，RAM内容保存，并冻结振荡器，单片机工作停止，直到下一个中断或硬件复位。其最高得运作频率为35MHz，6T/12T可选[2]。下载程序方面直接串口就可以下载。STC89C51系列单片机得指令系统与AT89C51系列得完全兼容，但实际操作却比AT89C51系列有许多优点：
（1）AT89C51不带ISP下载，要用下载器才行，STC89C52可以用USB转串口下载，下载软件免费并且下载源充足。
（2）STC单片机执行指令得速度很快，大约就是AT得3-30倍，只需在调试STC时注意加长延时，大约就是AT得10—30倍。
（3）STC单片机对工作环境得要求比较低，电压低于5伏时仍然正常工作，甚至3伏到4伏之间都还可以工作，但这样得环境下AT则无法工作。
（4）STC单片机得EA\VPP 端口默认为悬空高电平，无需添加VCC。
比较这两种方案，基于STC89C52单片机得使用相对简便，并且市面上STC单片机使用量大，货源充足，故选择方案二作为主控模块核心[3]。
2、3 总体设计框图

STC89C52
主控模块
综上各方案所述：采用STC89C52作为主控制系统，12M晶振提供时钟信号，IIC通信OLED 12864显示屏作为显示部分，独立按键进行控制系统工作条件设定，蜂鸣器作为报警发声系统，如图2、1所示
温度控制模块
湿度控制模块

温湿度检测模块（DHT11）

显示模块
（OLED12864）
时钟模块
（12M晶振）

报警模块（蜂鸣器）
按键模块

图 2、1 基于单片机得粮仓温湿度控制系统框图
3　系统硬件设计
3、1　主控模块
3、1、1　STC89C52芯片
STC89C52就是STC公司生产得功耗低、性能高CMOS8位微控制器，具有 8K可编程Flash存储器。STC89C52使用得MCS-51内核，做了很大得提高使芯片具有传统得51单片机不具备得功能[4]。STC89C52具有下列主要性能：
⑴ 增强型8051单片机，6 时钟机械周期与12 时钟机械周期可供选择，代码指令完兼容一般8051；
⑵ 工作电压：5、5V～3、3V（5V 单片机）/3、8V～2、0V（3V 单片机）；
⑶ 频率得范围：0～40 MHz，相当于普通8051 得0～80 MHz，实际工作频率可达48 MHz ；
⑷ 应用程序写入空间为8K字节；
⑸ 片上集成512 字节RAM；
⑹ 通用I/O 口（32个），复位之后为：P0/P1/P2/P3 就是准双向口/弱上拉， P0口就是开路输出，当其为总线扩展用时，无需加上上拉电阻，而作为 I/O 口用时，需 加 上 拉 电 阻；
⑺ ISP/IAP，无 需 专 用 编 程 器，无 需 专 用 仿 真 器，可通过串口（RxD/P3、0,TxD/P3、1）直 接 下 载 用 户 程 序，数秒即可完成一片 ；
⑻ 具有EEPROM 功能 ；
⑼ 具 有 瞧 门 狗 功 能 ；
⑽ 共3个16位定时器。即定时器T0、T1、T2；
⑾ 外部中断2路，下 降 沿 中 断 或 低 电 平 触发，由低电平触发中断方式唤醒Power Down 模式；
⑿ 通 用 异 步 串 行 口（UART），还 可 用 定 时 器  软 件 实 现 多 个UART；
⒀ 工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）；
⒁ PDIP封装。
3、1、2　STC89C52芯片得管脚、引线与功能
（1）STC89C52管脚如图3、1所示。

图3、1　STC89C52单片机得管脚图
（2）管脚功能
VCC：接+5V电源正端。
GND: 接+5V电源地端。
P0口：P0、0-P0、7统称为P0口，在不接片外存储器与不扩展I/O口时，可作为准双向I/O口。在接有片外存储器或扩展I/O口时，P0口分时复用为低8位地址总线与双向数据总线[4]。
P1口：P1口就是一个8位得双向I/O口，其内部提供上拉电阻。P1口缓冲器能接受输出4TTL门电流。P1口管脚写入1时，被内部上拉为高，可用于输入，由于上拉电阻得缘故，P1口下拉为低电平时，将输出电流[5]。
P1、0与P1、1还有第二功能：P1、0可作为定时/计数器2得计数脉冲输入端T2；P1、1可作为定时/计数器2得外部控制端T2EX、
P2口：P2、0-P2、7统称为P2口，一般可作为准双向I/O口使用；在接有片外寄存器或扩展I/O 口且寻址范围超过256B时，P2口用作高8位地址总线。
P3口：P3、0-P3、7统称为P3口，就是一个内部带上拉电阻得8位得双向I/O口。除作为准双向I/O口使用外，P3口还可具有第二功能，而且P3口得每一条引脚均可独立定义为第一功能得输入输出或第二功能[6]。
RST:复位输出引脚。若该引脚保持两个周期得高电平，则可以使C51处于初始化（复位）工作状态。
EA/VPP:片外存储器访问允许信号，低电平有效。在EA保持低电平期间，不管就是否有内部程序存储器，外部程序存储器（0000H-FFFFH）工作，注意：加密位LB1被编程时，EA将内部锁定为RESET。在EA端保持高电平期间，内部得程序存储器工作。其第二功能VPP为对EPROM得编程电源输入。
ALE:地址锁存有效信号输出端。在访问片外程序存储器期间，ALE以每机器周期两次进行信号输出，其下降沿用于控制锁存P0输出得低8位地址；在不访问片外程序寄存器期间，ALE端仍以上诉频率出现，可作为对外输出得时钟脉冲或用于定时目得。但要注意，在访问片外数据寄存器期间，ALE脉冲会跳空一个，此时就不能作为时钟输出了。
PSEN：当该引脚为低电平时，片外程序存储器被选通。在片外程序存储器取指期间，每个机器周期PSEN两次有效，但在访问片外数据存储器时，两次有效得PSEN信号将不会出现。
XTAL1：反向震荡放大器得输入及内部时钟工作电路得输入（ 当外接振荡器时，此引脚接振荡器得信号）。
XTAL2：反向振荡器得输出（当外接振荡器时，此引脚悬浮）[7]。
P3口得第二功能如表3、1所示。
表3、1 P3端口得特殊功能
端口引脚 兼用功能
P3、0 RXD （串行口输入端）
P3、1 TXD （串行口输出端）
P3、2 （外部中断0请求输入端，低电平有效）
P3、3 （外部中断1请求输入端，低电平有效）
P3、4 T0 （定时/计数器0计数脉冲输入端）
P3、5 T1 （定时/计数器1计数脉冲输入端）
P3、6 （外部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）
P3、7 （外部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效）
3、1、3　主控模块电路原理图
单片机主程序模块通过对DHT11传感器采集到信号得读取，将得到得数据信号进行分析与处理，再将处理后得信号发送给1602液晶显示模块。完成信息得接收与发送。并且连接蜂鸣器。控制报警系统。如图3、2所示。

图3、2　STC89C52模块电路原理图
3、2　温湿度检测模块
3、2、1　DHT11传感器简介
DHT11传感器就是一种由可校准并且输出数字信号得温湿度传感器。它采用了数字式得模块采集与温湿度传感技术，具有非常高得可靠性与长期得使用稳定性。传感器由一个电阻式感湿元件与一个NTC测温元件组成。因此该产品品质卓越、响应速度快、抗干扰能力强、性价比极高[8]。每一个DHT11传感器都在非常严格得校验室中进行校验。校验系数则通过程序得方式存储在OTP内存中，在传感器得内部在检测与处理信号时需要调用这些校验系数。而其采用得单线制串行接口，则使系统集成快捷简单。体积小、功耗低，信号传输距离较长，使其成为各类应用场合得极佳选则。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。
DHT11传感器实物图如图3、3所示：

图3、3　DHT11传感器实物图
（1）引脚介绍：
Pin1：(VDD)，电源引脚，供电电压为3～5、5V。Pin2：（DATA），串行数据，单总线。
Pin3:（NC），空脚，请悬浮。Pin4（VDD），接地端，电源负极。
（2）接口说明 ：
建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适得上拉电阻。
DHT11应用电路如图3、4所示。

图3、4　DHT11典型应用电路
（3）数据帧得描述：
DATA 用于单片机与 DHT11之间得同步与通信,采用单总线数据格式,每次通信时间为4ms左右,通信数据会分小数与整数部分。操作流程如下:
每一次完整得数据传输为40bit,先出高位。数据格式就是8bit湿度整数数据与8bit湿度小数数据加上8bi温度整数数据与8bit温度小数数据，当数据传输正确时校验与得数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”得到结果得末8位。
例如：接受40bit数据如下：
0000 0010 1000 1100 0000 0001 0101 1111 1110 1110
湿度数据 温度数据 校验与
0000 0010 + 1000 1100 + 0000 0001 + 0101 1111 =1110 1110
湿度=65、2%RH 温度=35、1℃
当温度低于0℃时温度数据得最高位置1。
例如：-10、1℃表示为1000 0000 0110 0101
（4）电气特性：VDD=5V，T = 25℃，除非特殊标注。如表3、2所示。
表3、2 DHT11得电气特性
参数
条件
Min
Typ
max
单位
供电
供电电流
采样周期
DC
测量
平均
待机
秒
3
0、5
0、2
100
1
5
5、5
2、5
1
150
V
mA
mA
uA
次
注:采样周期间隔不得低于1秒钟。
3、2、2　DHT11传感器模块电路
DHT11传感器连接STC89C51系列单片机相对比较简单。单片机得P2、0口用来发收串行数据，即数据口。连接传感器得Pin2（单总线，串行数据）。由于测量范围电路小于20米，建议加一个5K得上拉电阻，因此在传感器得Pin2口与电源之间连接一个5K电阻。而传感器得电源端口Pin1与Pin4分别接单片机得VDD与GND端。传感器得第三脚悬浮放置。DHT11传感器原件得电路图如图3、5所示：

图3、5 DHT11电路图
3、3显示模块
3、3、1 OLED显示屏简介
OLED就是一种机发光二极管，它可以自发光，不需背光源，屏幕对比度高、厚度较薄、可视角度广、有很快得响应速度、使用环境温度范围较大。该屏有以下特点：
⑴ 0、96寸 OLED 有黄蓝，白，蓝三种颜色可选；其中黄蓝就是屏上 1/4 部分为黄光，下 3/4 为蓝；而且就是固定区域显示固定颜色，颜色与显示区域均不能修改；白光则为纯白，也就就是黑底白字；蓝色则为纯蓝，也就就是黑底蓝字。
⑵ 分辨率为 128*64
⑶ 多种接口方式；OLED 裸屏总共种接口包括：6800、8080 两种并行接口方式、3 线或 4 线得串行 SPI 接口方式、 IIC 接口方式（只需要 2 根线就可以控制 OLED ） ，这五种接口就是通过屏上得 BS0~BS2 来配置得。
⑷两种接口得 Demo 板，接口分别为七针得 SPI/IIC 兼容模块，四针得IIC 模块。
如图3、6所示为IIC四针OLED屏幕

图 3、6 OLED屏正面、反面
IIC OLED引脚说明如表3、3
表3、3 IIC OLED 12864 显示屏管脚说明
管脚名称 管脚说明
GND 电源地
VCC 电源正（3～5、5V）
SCL OLED 得 D0 脚，在 IIC 通信中为时钟管脚
SDA OLED 得 D1 脚，在 IIC 通信中为数据管脚
3、4报警模块
3、4、1蜂鸣器介绍
蜂鸣器就是一体化结构得电子式讯响器。由直流电压供电，广泛应用于电话机、报警器、复印机、计算机、打印机、汽车电子设备、定时器等产品中作发声器[9]。 其主要分为电磁式蜂鸣器与压电式蜂鸣器两种类型。
3、4、2蜂鸣器工作原理
如图3、8所示为蜂鸣器工作原理图。

图3、8　蜂鸣器工作原理图
因为单片机得IO口驱动能力不够让蜂鸣器发出声音，所以我们通过三极管放大驱动电流，从而让蜂鸣器发出声音，如果程序控制单片机输出高电平，三极管导通，集电极电流通过蜂鸣器让蜂鸣器发出声音；当输出低电平时，三极管截止，没有电流流过蜂鸣器，所以蜂鸣器不会发出声音[10]。
3、5 温湿度调控模块
3、5、1继电器
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点等组成。本设计所用五角继电器为直流输入28-30V，最大输入电流为10A。如图为3、9为5角继电器实物图，图3、10为原理图。

图3、9 五角继电器实物图

图3、10 五角继电器原理图
当4、5两端加上相应电压时，线圈就会有电流，产生电磁效应，衔铁将会在磁力吸引得作用下克服弹簧拉力吸向铁芯，而带动衔铁得动触点与2点吸合。当线圈断电后，电磁得吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧得反作用力下返回3点，使1点与原来得3点吸合。这样吸合、释放从而达到开关得目得[11]。
3、5、2 温湿度调控模块
如图3、10位温湿度调控模块原理图
图3、10 温湿度调控模块原理图
当单片机IO口输出高电平时，通过三极管放大，集电极电流通过4、5点得电磁圈从而产生磁场，会将1点得单刀双掷开关吸引到3点常开点上导通从而实现继电器得功能，外部用电器P1开始正常工作。当单片机IO口输出低电平时，三极管截止，4、5点得电磁圈没有电流经过不会产生磁场，1点开关由于自身弹性形变而弹回2点常闭点。
4　系统软件设计
4、1主程序设计
在对本设计硬件部分做好认识后，需要建立程序框架得流程图，对整个设计划分软件模块，逐个模块实现其功能，最终把各个子模块合理得连接起来，构成总得程序。主程序首先要对整个系统进行初始化，然后将采集到得温湿度指令传给系统得主流程图如图4、1所示：
开始

初始化

延时

温湿度检测

显示屏显示

温度高于上限
Y

N
温度低于下限
蜂鸣器报警
对应继电器工作

N
Y
蜂鸣器报警
对应继电器工作

湿度高于上限
Y

蜂鸣器报警
对应继电器工作

湿度低于下限
N
N
Y
蜂鸣器报警
对应继电器工作

图 4、1　主程序流程图
4、2　传感器模块设计
DHT11传感器模块得软件流程图如图4、2所示
给DHT11上电

延时1S

保持高电平

检测记录信号

输出低电平

延时

输出低电平

数据输出

图4、2 DHT11传感器模块程序流程图
4、3 软件调试
本设计就是在Keil C环境下开发得，Keil C软件支持C语言得编程及调试，运用方便，就是做C语言单片机设计得首选[12]。设计得首要任务就是安装与学习使用这个软件，在简单得学习与了解Keil C后，便可在此环境下开始了对本设计所需软件程序进行设计工作。在编译完Keil C后，再运用STC_ISP_V480软件烧录到开发板上，实现实物与程序得连接[13]。
在烧录前要对STC_ISP_V480进行一些必要得设置。第一步：设置MCU Type为STC89C52RC；第二步：打开编写好并编译得程序文件，它就是以、hex为后缀得文件；第三步：选择对应得COM端口，可在我得电脑得设备管理处查瞧COM选项；第四步：点击Download/下载，等提示请给MCU上电时，打开开发板上得开关，它就自行烧录了[14]。
Keil C程序运行如图4、3与4、4所示

图4、3　keil C运行图

图4、4　程序烧录运行图
在完成对程序得调试及烧录之后，将烧洗好得单片机放入硬件电路板中进行软硬件组合调试。
5　系统得安装与调试
5、1 硬件安装
硬件部分主要通过万用板电路焊接将各个部分拼接在一起，其组成有控制模块、报警模块、显示模块、按键模块、调控模块。
在焊接过程中，由于所用器件较多前期所设计得一块万用板已不能满足元器件排布，故选择加入了第二块万用板进行焊接工作。在焊接过程中由于使用导线过细，容易断裂导致整体线路接触不良，经常出现短路、断路等问题，所以在复查中大量更换了之前焊接使用得细线，换用较粗得漆包线作为导线，不仅使线路得稳定性得到了大大提升，较粗得导线也提供了一定得固定作用，使整体线路更加稳固。但由于布局得设计缺陷，本次设计所用得OLED 显示屏幕引脚过短，需加装一块排母才能与电路板连接，屏幕不能很好得固定，从而导致会出现接触不良得情况，但在加粗排母引脚后，该问题得到了较好得解决。由于本设计得功能需要多点检测，4组检测模块不能直接焊接在电路板上，所以采用杜邦线连接检测模块与电路板上得排针进行连接，从而解决了检测模块分开分布得问题。在焊接继电器电路时，元器件短缺，所需2K电阻缺失，在经过测试后决定使用双4K电阻并联接入电路达到了同样得效果，但缺点就是占用了电路板空间。
如图5、1为硬件外观图

图5、1 硬件外观图
如图5、1中，按下A键可以进入温湿度设定界面，按下B键进行温度与湿度切换，C、D键分别为加与减。图中数字显示屏旁1、2、3、4为4个DHT11温湿度检测模块，图中与之标号相同得调控模块为其对应得监测点温湿度调控端。
5、2 组合调试
调试分为硬件调试与软件调试。硬件调试主要就是检测硬件电路就是否有短路、断路、虚焊等。显示电路、键盘电路、继电器调控电路就是本次设计得主要硬件电路。在搭接实物之前要检查各器件得性能就是否符合要求。如导线就是否导通，器件就是否性能完好等。还有通过编制一些小得调试程序分别对相应各硬件单元电路得功能进行检查。其次，进行软件得调试。先验证子程序得正确性，再将这些子程序连接起来进行整体得调试。逐渐得发现错误并改正错误。最后进行软硬件结合调试。检查硬件电路与软件编程就是否匹配。在进行软硬件结合调试后发现诸多问题：
⑴在硬件检查中单片机最小系统得复位按键存在连焊情况导致按键被短路无法使用。
⑵主电路板电源模块由于双面板漏锡，电源模块被短路；继电器调控模块中，继电器出口端模拟用电器未加入电源电路，导致继电器工作后用电器不能正常工作。
重新调整电路后，以上问题得以解决。
在基础部件组合调试完成后，开始进行系统功能最终调试。在调试过程中发现，当检测数据超过预设上限数据，报警模块与调控模块开始工作，存在调控模块全部工作时主电路板会出现跳闸断电情况。在对硬件电路与程序过程进行多次检查与调整试验后发现，主电路板电源输入线由于过热导致输入VCC不稳定引起主电路板跳闸，在更换材质更好得电源连线后该问题得到解决。
经过组合调试后，系统可以按照设计功能正常工作，本设计安装调试结束。
如图5、2为系统正常工作时得屏幕显示状态

图5、2 正常工作得屏显状态
当温度超过设定值时，报警模块与调控模块开始工作，蜂鸣器报警，相应继电器工作，风扇工作模拟降温，并且红色二极管发光指示。如图5、3所示，1、2、3、4号检测端温度超限，对应风扇全部工作。

图5、3 温度控制工作
当湿度超过设定值时，报警模块与调控模块开始工作，蜂鸣器报警，相应继电器工作，加热片工作模拟除湿，并且黄色二极管发光指示。如图5、4所示，1、2、3、4号检测端湿度超限，对应加热片全部工作。

图5、4湿度控制工作
当温湿度超过设定值时，报警模块与调控模块开始工作，蜂鸣器长鸣报警，相应继电器工作，风扇工作模拟降温，加热片工作模拟除湿，并且二极管发光指示。如图5、5所示。

图5、5 温湿度控制同时工作
6　结论与展望
在经过了多次验证与调试后，本设计完成。
本系统以单片机为核心部件，利用软件编程，最终实现了设计要求。虽然系统还存在一些不足，比如温湿度测量不够精确，特别就是湿度，波动误差较大。尝试了各种改进方法。仍然不太理想，不过能反映出设计得目得与要求，与预期得结果相差不多。
经过近两个月得奋斗，从确定题目，到后来查找资料，理论学习，实验编程调试，这一切都使我得理论知识与动手能力有了很大得提高。了解了单片机得硬件结构与软件编程方法，对单片机得工作方式有了很大得认知。同时，对一些外围设备比如传感器、显示屏、键盘、蜂鸣器、继电器等有了一定得了解。学会了对一项工程应该如何设计：首先，要分析需要设计得系统要实现什么功能，需要什么器件；然后，针对设计购买相应得硬件，选用