论文总字数：17141字

摘 要

鉴于我国目前的环境状况，空气污染，水污染，金属污染等相对很多其他国家比较突出。除此之外，较为严重的还有水资源和水环境问题，固体废弃物问题，环境噪声问题，土地资源问题等。由此保护和修复环境迫在眉睫，选择环境监测系统这个主题正是迎合了现在的环境问题，也是为了更好的解决这些问题出一份力，因此是很有意义的。

本文主要介绍了基于AT89S52芯片的环境监测系统。该系统把单片机的控制技术和传感器技术相结合。通过温湿度传感器DHT11的工作原理，该系统可对环境温度湿度等进行采样。通过A/D模数转换的数据收集，并传送给单片机读取，然后传送到LCM显示，再通过串口传送给上位机，达到及时显示大气环境的具体值。本设计可实时测量某一具体空间中任意一点的温度、湿度数据，能在小型终端设备的LCM上显示，还能通过串口通信在计算机上实现实时数据的显示、分析。其中，上位机软件的主要功能为动态记录显示功能，即能够连续实时的采集和记录监测空间内温度、湿度等参数的情况，以数字方式进行实时显示和记录监测信息。

关键词：环境监测；AT89S52单片机；温湿度

Summary

In view of the current state of the environment, air pollution, water pollution, metal contamination and other relatively prominent in many other countries. In addition, there are more serious issues of water resources and water environment, solid waste, environmental noise, land resource issues. Whereby the protection and restoration of the environment is imminent, select the theme of environmental monitoring system it is to meet the current environmental problems, but also to better address these issues out of a force, so that makes sense.

   This paper describes the environmental monitoring system based on AT89S52 chip. The system is the control of the microcontroller and sensor technologies. By temperature and humidity sensors DHT11 works, the system can be sampled ambient temperature and humidity. To be read by the microcontroller A / D analog-digital conversion of the data collection and transmission, and then transmitted to the LCM display, and then transferred to the host computer via the serial port, to timely display specific values ​​of the atmospheric environment. The design of real-time measurement of a specific space in any point of temperature, humidity data can be displayed on the LCM small terminal equipment, but also through the serial communication to achieve real-time data is displayed on a computer and analyzed. Among them, the main function of the PC software for dynamic display function, which can be the case in the real-time continuous monitoring of space acquisition and recording temperature, humidity and other parameters, in digital form real-time display and recording monitoring information.

Keywords: environmental monitoring; AT89S52 microcontroller; temperature and humidity

目录

摘要 I

Summary II

第一章 引言 1

1.1研究背景 1

1.2监测系统概述 1

1.3环境监测的发展趋势 1

1.4本课题主要工作 1

第二章 系统设计总体方案 3

2.1 主要硬件的原理介绍 3

2.1.1温湿度传感器DHT11概述 3

2.1.2 AT89S52单片机概述 5

2.1.3 液晶显示器概述 8

2.2 监测系统结构框图 9

2.3监测终端的设计 9

第三章 硬件设计 11

3.1 AT89S52单片机模块 11

3.1.1 电路实现功能 11

3.1.2 电路图 11

3.2 液晶显示器模块 12

3.2.1 电路实现功能 12

3.2.2 电路图 12

3.3 温湿度传感器模块 12

3.3.1 电路显示功能 12

3.3.2 电路图 13

3.4 电平转换模块 13

3.4.1 电路显示功能 13

3.4.2 电路图 13

3.5 电源、振荡、重置模块 14

3.5.1 电路显示功能 14

第四章 软件设计 15

4.1 相关软件介绍 15

4.1.1 Keil μVision3 15

4.1.2 Protel 99SE 15

4.1.3 Visio 15

4.1.4 串口调试助手 15

4.2 主程序设计 15

4.2.1 实现功能 15

4.2.2 流程图 16

4.3 温湿度传感器程序设计 16

4.3.1 实现功能 16

4.3.2 流程图 17

4.4 液晶显示程序设计 17

4.4.1 实现功能 17

4.4.2 流程图 18

第五章 实验结果及讨论 19

5.1 实验结果截图 19

5.1.1 计算机显示 19

5.1.2 液晶显示器显示 20

5.2 结果讨论 20

第六章 结束语 22

致 谢 23

参考文献 24

附 录 25

第一章 引言

1.1研究背景

最近受著名主持人柴静的空气污染调查纪录片《穹顶之下》的影响，大家再度关注起中国以及全球的环境问题，尤其是大气污染问题。前段时间的持续雾霾天气给大家带来了警戒，部分城市尤其是北方一些城市，例如北京，太原等污染尤其严重。我想那段时间大家几乎都是不愿意出门的，我记得当时我正在忙着考研复习，晚上从图书馆出来往回赶时根本看不到路，心情也受到影响，所以印象非常深刻。那时候才深深的意识到环境污染的严重性。除此之外，我国较为严重的还有水资源和水环境问题，固体废弃物问题，环境噪声问题，土地资源问题等。由此保护和修复环境迫在眉睫，选择环境监测系统这个主题正是迎合了现在的环境问题，也是为了更好的解决这些问题出一份力，因此是很有意义的。

1.2监测系统概述

环境监测是运用各种分析、测试手段，对影响环境质量的代表值进行测定，取得反映环境质量或环境污染程度的各项数据的过程。环境监测是环境科学和环境工程的一个重要组成部分，是以环境分析为基础，研究环境质量的变化和描述环境状态与演化、科学预报环境质量的发展趋势。环境监测的目的是通过对监测数据分析及时、准确地反映环境质量现状及发展趋势，为污染源控制、环境管理、环境规划提供科学依据。环境起源于环境分析，即对化学污染物的定性、定量分析。当前，我国制定的环境标准覆盖了大气，水土，声音，农药等方面，可以说是比较全面的。

1.3环境监测的发展趋势

随着现代环境监测技术的不断发展，仪器的不断改良，科技不断的进步，很多新型技术被运用于环境监测方面。当然，在这个方面依然还有很大的发展空间，这中间还有很大的潜力未被挖掘出来，可以说，如果更多的技术创新被运用其中，这方面的市场是很庞大的。在所有的创新中，仪器创新很重要，与其他发达国家相比，我国环境监测中使用的仪器相对落后，监测仪器老化现象时有发生。所以当前的主要目标就是进行仪器方面的革新，仪器的使用寿命，性能强化，降低成本等都需要进一步的改善。我们相信在不久的将来，环境监测方面的成果会让人大吃一惊。当然，不止是仪器方面的革新，其他很多方面的创新也要并进。

1.4本课题主要工作

本设计可实时测量某一具体空间中任意一点的温度、湿度数据，能在小型终端设备的LCD上显示，还能通过串口通信在计算机上实现实时数据的显示、分析。其中，上位机软件的主要功能为 动态记录显示功能，即能够连续实时的采集和记录监测空间内温度、湿度等参数的情况，以数字方式进行实时显示和记录监测信息。具体过程如下：按下开关按钮，LED灯亮，整个系统开始进入工作状态。首先DHT11数字温湿度传感器采集温度和湿度数据并自动进行模数转换变为数字信号，接着单片机用其自定义的I2C通信方式，通过其I/O口在相应的传感器RAM里取得的5个地址的串行数据，单片机收到数据后再通过并口数据传送给液晶显示器动态显示数据。另一方面，温湿度传感器将数据采集好后，把数据通过单片机的串口发送给计算机的串口调试助手从而实现数据的动态显示功能。若按下重置按钮，则系统重新进入初始化状态，整个电路重新开始采集数据并实时显示，以上过程循环重复进行。 

第二章 系统设计总体方案

2.1 主要硬件的原理介绍

主要硬件包括数字温湿度传感器DHT11，RS232串口线，PC机，AT89S52芯片，液晶显示器SMC1602B LCM，MAX232电平转换芯片等。

2.1.1温湿度传感器DHT11概述

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。^[[1]]传感器的性能介绍如下表2.1所示：

表2.1 传感器的性能介绍

操作流程如下:用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据。从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。通讯过程如图2.1所示：

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