基于Arduino的温湿度系统设计.doc

摘要

Arduino是比较常用于智能控制的芯片，在智能仪器、工业检测和控制、机电一体等方面应用广泛。使用Arduino可以实现温湿度全程的监测与控制，而且Arduino控制器的使用还具有易于学习掌握，性价比高等优点。

基于Arduino的温湿度控制系统采用一个含有已校准数字信号输出的DHT11传感器来收集环境中的温湿度数据。经过Arduino进行数据处理，再将处理的结果通过LCD显示器进行显示。当环境中的参数达到预先设定的临界值时，报警系统中的无源蜂鸣器就会自动鸣响报警。

采用Arduino设计的温湿度控制系统，可以精确的反应环境的温度以及湿度的变化情况。完成升温、降温等一列智能控制行为。在一定的温度波动范围内保持恒温状态。将这样智能系统应用到现代温室种植当中，可以为农作物的生长提供较为适宜的生长环境。对于一些特殊的农业生产诸如大棚种植和花卉种植等，必须使用温湿度装置对其进行监控使其保持恒定环境。本系统可以及时、精确的反映和控制环境中的温湿度的变化。

关键词：Arduino；DHT11；传感器；液晶显示器；温湿度；

ABSTRACT

Arduino is relatively commonly used in the control chip, smart instrumentation, industrial inspection control; mechatronics achieved impressive results has been widely applied.also a lot of its strength as the temperature and humidity control system. Able to achieve automatic control of temperature and humidity throughout Arduino, the Arduino is easy to learn and master the high cost-effective.

This paper designs a temperature and humidity control system based on Arduino,,the system uses a containing composite sensor DHT11 digital temperature and humidity calibration of digital signal output to temperature and humidity data acquisition in the environment. . After Arduino treatment, and the treatment results through the LCD display display. When the parameters in the environment reaches the critical value, the alarm will sound the alarmsystem.

Use a Arduino-type micro-controller design temperature and humidity control system for, instant accurate reaction greenhouse temperature and moderate changes. Complete, such as the temperature was cooled to a specific temperature,raised to a specific temperature. Maintain constant temperature and other control in the volatility temperature range, humidity control is also true. The application of this system to the greenhouse which is no doubt that provides a more suitable environment for vegetation growth. For greenhouse cultivation and flower garden, flower cultivation, you must install certain environmental temperature and humidity device monitor. This system can be timely, accurate reflection of the indoor temperature and humidity changes, able to meet the requirements of the temperature and humidity control. Keywords: Arduino; DHT11; Sensor; LCD; Temperature and Humidity;

目录

第一章绪论 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 研究目的及意义 (1)

1.2.1 生活环境与温湿度的关系 (1)

1.2.2 温湿度检测的意义 (2)

1.3 国内外发展历程和状况 (3)

第二章 Arduino理论基础 (5)

2.1 单片机-Arduino的核心器件 (5)

2.1.1 单片机的概念 (5)

2.1.2 单片机的作用 (5)

2.1.3 Arduino的定义 (6)

2.1.4 Arduino的优势 (6)

2.2 Arduino开发工具介绍 (7)

2.3 Arduino语言 (8)

2.4 本章总结 (9)

第三章系统整体设计 (10)

3.1 方案论证 (10)

3.1.1 系统主要功能 (10)

3.1.2 系统的工作原理简介 (10)

3.1.3 总体设计简介 (11)

3.2 系统硬件设计 (12)

3.2.1 主控模块 (12)

3.2.2 数据采集模块 (14)

3.2.3 数据显示模块 (16)

3.2.4 报警模块 (18)

3.2.5 原理总图及器件清单 (19)

3.3 系统软件设计 (19)

3.3.1 总体程序流程图 (20)

3.3.2 液晶显示模块程序 (20)

3.3.3 传感器模块程序 (23)

3.4 本章小结 (24)

第四章调试过程和注意问题 (25)

4.1 程序下载说明 (25)

4.2 硬件问题及解决 (27)

4.3 软件问题及解决 (27)

第五章总结与展望 (29)

5.1 全文总结 (29)

5.2 未来展望 (29)

致谢 (31)

参考文献 (32)

附录一 (34)

附录二 (35)

江西理工大学2014届本科生毕业设计（论文）

第一章绪论

1.1 课题背景

农业科学技术与信息科学互相融合、渗透是现代农业生产的显著特点。各种高新技术不断应用于农业的生产，农业信息化的总趋势就是：计算机技术，信息存储和数据处理技术以及各类软件，网络通信，人工智能与智能控制系统等综合应用于现代智能机械化的农业生产[1]。

很长一段时间，对温室环境的监测一般采用人工方式，这种传统的数据收集的方法浪费人力财力，准确性不是很高，而且容易受其它外部因素影响，很难达到期望的目的。特别是在现代化的蔬菜温室的生产和管理过程中，环境的温度和湿度变化对植物的健康成长有重要影响。如果白天和夜里的温湿度变化很大，则会对植物的正常生长产生重要影响[2]。国内外温室种植业的实践生产经验表明，提高温室环境的管理水平和自动化控制水平可以有效发挥温室作物生产的高效性，其中对作物生长环境的温湿度的数据采集是温室环境监测的重要组成部分。因此，为了提高农作物产量，我们需要对植物生长环境中的温湿度因素进行必不可少的监测与控制，使其保持在有利于作物生长的合理范围内波动，以提高农作物的产量和质量。随着通信网络技术，传感器数据采集技术及计算机控制技术等现代信息技术的迅猛发展，目前设施农业的一个研究热点就是数据自动采集及智能控制系统的开发[3]。因此，设计一套能够实时对植物生长环境因素有效监测和控制的智能系统对于提高农作物产量具有十分重要的意义。

1.2 研究目的及意义

湿温度是工业领域内比较重要的两个监测目标。无论是我们的日常生活环境，还是生产领域都需要对温湿度参数进行控制和监测。对温湿度的测量与控制水平直接影响到人类的所有活动。

1.2.1 生活环境与温湿度的关系

随着人类社会对生活环境的质量要求不断提高，特别是温度和湿度的变化所带来的不同负面影响，比如温度变化都直接影响到我们这个社会，而湿度的波动也一样会影响着我们的生活以及其他物种的生存条件。近代随着工业革命而带来的二氧化碳的排放导致全球气候变暖，因此对我们的生活带来了一系列的巨大影响。随着全球气候的变暖，导致南北极的冰山融化，进而导致海平面的上升。因此导致全球有上亿的人口收到海平面上升所带来的威胁，类如海水倒灌，岛屿消失等。温度的上升也影响着全球的气候变化。最近几十年厄尔尼诺现象频繁发生，导致无数人的生活受到影响。温度的变化同时也会影响到环境湿度的变化，因为

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江西理工大学2014届本科生毕业设计（论文）

当温度较高时会加剧地面水汽的蒸发，使湿度上升，例如在南美地区温度较高同时也使湿度较高。但是当温度达到很高时也会是空气急剧干燥，例如在北非地区。

在国家安全、环境保护、生产制造、气象预测、科学研究等部门，经常需要对环境温度和湿度数据进行控制和监测。随着科技的不断进步，为了保持一起的精确，现在越来越多的紧密仪器需要在恒定环境下工作，对环境中的温湿度要求越来越高。在食材成品加工、生物制药工程等关于国计民生的工业制造领域对于精确监测温度和湿度变化更是有重大的意义。为了生产出合格的产品，有时我们必须精确的控制和监测环境中的温度和湿度的变化。

1.2.2 温湿度检测的意义

无论是在现代化工业生产、现代农业生产，还是在仓库保管、气象卫星等领域，对温度和湿度的测量都是随处都可以看到的。有效合理的调解与控制湿温度参数，不但可以减小资源浪费还更有利保障行业生产的正常发展。

在工业生产领域，各种高科技自动化精密设备都需要在特定的环境下工作。电器设备是工业生产领域最常见的也是使用频率最高的设备。电器设计人员在设计电器设备时的必须要考虑到的问题之一就是考虑温度和湿度的波动变化。电器工程师为了设计出合格的设备，在设计的时候必须要考虑设备使用过程中散热通风的问题，使产品能适应特定工作环境中温度和湿度的波动。在众多的工业材料中选取性能优秀的材料并且对设备表面进行特别封装可以大大有效提升设备的运行年限。大型的电器设备如果长期处于大电流、高电压和满负荷运行的状态，将导致造成聚集大量热量而不能及时降低温度，因为电流的热效应造成的危害直接影响设备的绝缘安全保护器件，对设备的正常工作和员工的人身安全产生严重的安全隐患，所以对用电机器的温度和湿度变化进行及时精确的测量与控制是十分必要的[4]。

温湿度对动植的生长都有很大的影响，当温度达到了动植物生长所能承受的最高值或最低值时，这些植物和动物就会慢慢的从地球上消失，或者适应环境而演变成其他的一些物种。所以对特定环境下的温湿度我们必须能准确有效的测量。同时我们也要记录他们的的变化情况和变化规律，只有这样这样我们才有可能对我们当前所生活的环境的变化有个更为直观感性的了解与认识。

老式的温度计的原理是利用水银遇热膨胀和遇冷收缩来实现的，尽管物美价廉，但是它的精度很低，而且需要很仔细才能读清测量值。干湿球显示测量法是老式的湿度计普遍采用方法，但它不仅构造复杂而且测量精的确度也不是很高[5]。但是采用Arduino对温湿度进行测量控制，不但控制简单，操作方便和应用灵活等一系列的优点，而且可以大幅度提升温湿度控制的技术指标。用LCD液晶显示屏来显示温湿度的数值，看起来更加直观。

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