苏ICP备112451047180号-6
基于STM8的温湿度采集系统
摘要：本论文主要阐述了基于STM8单片机的温湿度采集系统设计，设计主要完成的功能是通过温湿度采集传感器（DHT11）来采集当前的温湿度值，传回单片机内，并通过LED显示出来， 将显示出来的数据对事先设置的数据进行比较，如果超出设定值，则会实现报警功能。
关键词：STM8；DHT11；温湿度；传感器
A Temperature And Humidity Detection System Based
On STM8
Abstract:This paper mainly expounds the design of temperature and humidity data acquisition system based on STM8 MCU, the design of the main function is through the collection of temperature and humidity sensor (DHT11) to collect the current value of temperature and humidity, back to the single chip microcomputer, and through the LED display, the display data are compared to the data set in advance, if it exceeds the set value then, to achieve the alarm function.
Keywords: STM8; DHT11; temperature and humidity; sensor
目 录
一、序 言 1
1.1背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本论文所研究的内容 2
二、基于STM8的温湿度采集系统总体方案设计 2
2.1方案功能描述 2
2.2方案参数 2
2.3 整体方案设计思路 3
2.3.1方案的选取 3
2.4设计框图 3
2.5 各个模块所完成的功能 4
三、基于STM8的温湿度采集系统硬件设计 4
3.1 硬件的选取 4
3.1.1 单片机的选择 4
3.1.2芯片的介绍 6
3.1.3 温湿度传感器的选取 7
3.1.4显示器的选取 7
3.2各个模块的电路设计 8
3.2.1单片机的最小系统 8
3.2.2晶振电路 8
3.2.3按键电路 9
3.2.4温湿度采集电路 9
3.2.5报警电路 9
3.2.6显示电路 10
四、基于STM8的温湿度采集系统的软件设计 11
4.1软件设计所需要实现的功能 11
4.2软件设计思路 11
4.2.1软件程序总流程图 11
4.2.2报警电路的子流程图 13
五、基于STM8的温湿度采集系统调试 13
5.1硬件调试 13
5.1.1断电调试 13
5.1.2通电调试 14
5.2软件调试 14
小 结 14
致 谢 15
附 录 18
当今时代，农业的快速发展，人们对智能化农业的需求越来越高，同时，智能化农业作为未来发展的趋势，也更进一步的得到人们的重视，一个正确恰当的农业系统，必须要有合理的温度和湿度，当然，不同品种的植物需要不同的温湿度，这对于农业的发展是极其复杂的，渐渐的，智能化的系统变可以取而代之，会有种事半功倍的效果。
人们的生活对于温湿度的采集，有着十分紧密的关联，在工业生产中也会有最常见的参数，例如电子、机械等；各种生产工业中都需要对温湿度进行控制以及检测；随着人们生活物质水平的提升，对人类所生活的环境也越来越得到重视，空气中的温湿度值然的变化对于人们生活的舒适度以及情绪都有着必要的关联，可见，温湿度的采集与控制就是非常重要的。随着科技的迅速发展，高性能的设备也越来越得到流行，人们对于温湿度的需求度也是越来越高。在这之前，最普遍的温湿度监控系统就是单单靠人力的，如果单纯只是靠人为轮流观察的方式来检查温湿度情况，不仅效率低，速度慢而且还缺乏科学性，当今社会，好多生产事故都是人为所致，没有完整的人工管理制度，而当下监控就可以完整的解决资源极度浪费的状况，和管理不恰当的情况，也是因为智能化的出现所决定的。
1.2国内外研究现状
国外，正逐渐普及对温湿度采集项目的研究，美国农业的发展就利用计算机进行采集与控制，可以根据作物的品种和需要的生长条件因素，对室内植物的温湿度等众多要素进行采集。这种自动数据采集系统，就需要操作员输入室内不同种类作物生长需要环境的正常参数，计算机传感器会采集实际测量值与之前输入好的正常参数进行对比，来确定大棚内温湿度的控制过程，根据相应的功能升温或者降温又或是浇水，通风等外为的操作。
目前，中国大多数是温度和湿度的采集，对进口设备的控制的发展和研究，都属于自主控制系统。虽然这种自动控制系统已经慢慢实现了自动化的功能，可以适用于大规模的生产中，通过更改室内温度湿度的初始设定上下限值，能自动的对室内温湿度进行实时调节，但是这种调节对与农作物的生长条件来说还是相对于其他地方还是比较落后的，很难融入到植物的条件中，所以，这种自动控制系统的基础条件上。测量和控制技术在中国相对较晚，相比其他国家的温度和湿度的研究，中国的工程技术人员在研究温度和湿度的测量和控制都是学习自发达国家的技术，也逐渐掌握了温度和湿度的控制技术，在总体上，正在消化、吸收简单阶段并向综合性阶段过渡，发展。在技术，单片机控制系统电路集成控制系统，并不是真正意义上的，与发达国家相比，还有很大的差距。中国在采集和控制温度和湿度的现状，尚未达到工厂的水平。在生产实践中，还是有很多困难阻挡着，比如装备能力低，产业化程度低，环境水准落后，软件硬件资源难以共享等特点。
近年来，在行业标准的技术中，温度和湿度的控制，都向着无人机的方向发展着，先是进行模拟的组合仪器，采集当前信息并进行记录和控制。80年代末，逐渐出现了分布式的控制系统；目前，对数据的采集与控制的研究与开发是计算机数据的集成控制系统
1.3本论文所研究的内容
可见对于温湿度研究的意义是非常重要的，本论文的内容就是在STM8的基础上对温湿度采集系统进行研究。
基于湿度的各种类型温湿度传感器原理的理解，再根据任务的要求，以及系统芯片、温湿度传感器、LED数码管、温湿度采集模块、显示模块、报警模块的相关知识的查阅；在系统启动后，根据刚开始的读取出的温湿度值，再将测量的数据经过处理，最后将测试出的值与刚开始设定好的的上下限温湿度值进行比较，如果发现测试出的温湿度超限，则产生报警信号，不超过限定值，系统将显示正常的温度和湿度值。
2.2方案参数
① 温度测量范围:0—50摄氏度 ，湿度测量范围为20—90%相对值
② 温度测量精度:±2ºC
③ 湿度测量误差:±5%RH
④ 上下限温度，湿度超过报警值
⑤ 温度上限值30 摄氏度 湿度60%相对湿度上限
⑥ 电源工作范围:DC3.5-5.5V
2.3 整体方案设计思路
2.3.1方案的选取
方案一：51系列
单片机是一种集成在电路内的芯片，采用了超大规模的集成电路技术，把具有数据处理能力的中央处理器CPU，随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上，所构成的一个小而完善
的计算机系统。
方案二：STM8系列
STM8系列内部有16MHzRC振荡器，用于驱动内部看门狗和自动唤醒内在的低功耗RC振荡器，STM8平台包括3种产品线：STM8A系列汽车级微控制器，STM8L系列超低功耗单片机和STM8S系列通用微控制器。
本设计选用方案二，因为STM8系列单片机具有低功率振荡器荡器，方便编程，以及有断电保护电路的电源，且有功能强大的中断系统以及输入输出，这都是是51系列所不具备的功能，所以选用方案二。
2.4设计框图
电路主要包括复位电路，晶振电路，温湿度采集电路，显示电路以及蜂鸣器报警电路；本设计是将STM8单片机作为核心来主控电路，对于电路的显示，蜂鸣器的报警电路，大部分工作都是由软件来完成的，采集温湿度是由传感器来实现的；具体操作步骤是：参照原理图，将传感器、显示屏接入单片机，通过传感器采集到的当前的温湿度值、再传入给单片机内，最终将已经处理好后的数据传到显示屏上，显现出来，同时接入报警设备，设置好温度及湿度的上下限值，超出时，就会实现报警的功能，不超出时，则正常显示。系统框图如下：
2.5 各个模块所完成的功能
温湿度采集电路:一般由温湿度传感器，A/D转换电路，放大电路组成。主要用来采集周围的环境参数，并把所采集到得数据送向单片机。
按键电路：利用动片触点和静片触点的接触和断开来实现键盘或按钮两引脚的通、断。
显示电路：数码管显示工作的状态，系统运行的结果等信息，数码管输出设备的单片机，是人机对话的一种输出设备。
报警电路：本次设计采用蜂鸣器报警，蜂鸣器或扬声器，广泛应用于各种电子产品的部件，它是用来显示，报警，音乐和许多其他应用程序。
通过这次对温湿度采集的设计与制作，我发现自己对原来知识还是十分欠缺，要学习的东西有很多。在设计过程当中，我查看了许多相关的资料，并向导师请教的方式，让自己能够学到了不少知识，逐渐解决面临的问题，但过程中也是收获同样巨大。让我了解了关于STM8设计原理概念，成功设计一个电路，总要先用软件仿真成功后才可以实际接线的，在实践中，有仿真电路，各种条件的限制，无法成功接入方法，在实际电路中由于芯片本身的特性，并能成功。所以，在设计的时候应当考虑这两者之间的差异，从这里面寻找出最适合的的设计方式。经过此次设计，也让各式的电路有了初步的理解，这些电路还是应该自己亲自去查阅才会有深刻理解。
经过此次毕业设计也透露出本身专业基础的许多不足之处。例如缺少归纳利用专业知识的实力，对资料的不了解，对详细设计涉及到的样板要求的不熟悉等等，在做的过程当中需要去不断的翻阅有关的资料，这降低了设计的速度和设计过程，但这个过程使我知道自己的知识的不足之处，能对学到的知识进行巩固。在这个过程，虽然存在一定的难度，但还是通过指导老师的督促，和自己慢慢熟悉和探索，逐渐成型，经过这次努力，也是对自己的信心有了很好的进步。这也是是对自己大学三年里所学知识的一次大考察，让我知道自己学到的知识还很肤浅，尽管就快要离开校门了，但是我知道求学之路才刚刚开始，在今后的生活工作中要更加认真的学习，努力成为一个可以参加工作，能独立完成设计的人。
学习是一个长期积累的过程，应继续在未来的工作和生活中学习，努力提高自己的知识和综合素质。我的心得只有这么多了，总而言之，写这个的确觉得困难很多，万事开头难，一开始真的是无从下手的。现在完成了有种如释重负的感觉，即使答辩的时候还会问题重重，我相信我一定会克服的。
参 考 文 献
[1]陈华生，张岳新。VisualC++程序设计，苏州：苏州大学出版社，2000。
[2]谭浩强，C程序设计，北京：清华大学出版社，1991.
[3]谭浩强，C程序设计题解与上机指导，北京：清华大学出版社，1992
[4]郑莉，董渊，C++语言程序，北京：清华大学出版社，2001
[5]黄维通，VisualC++面向对象与可视化程序设计，北京：清华大学出版社，2000
[6]郑阿奇，丁有和，C++实用教程，北京：电子工业出版社，2008
[7]蔡菲娜.单片微型计算机原理和应用[M].杭州：浙江大学出版社，2003.
[8]徐爱钧．智能化测量控制仪表原理与设计[M]．北京：北京航空航天大学出版社,2007：114-126．
[9]刘仲娥，张维新，宋文洋．敏感元器件与应用[M]．青岛：青岛海洋大学出版社,2006：46-125．
摘要：本论文主要阐述了基于STM8单片机的温湿度采集系统设计，设计主要完成的功能是通过温湿度采集传感器（DHT11）来采集当前的温湿度值，传回单片机内，并通过LED显示出来， 将显示出来的数据对事先设置的数据进行比较，如果超出设定值，则会实现报警功能。
关键词：STM8；DHT11；温湿度；传感器
A Temperature And Humidity Detection System Based
On STM8
Abstract:This paper mainly expounds the design of temperature and humidity data acquisition system based on STM8 MCU, the design of the main function is through the collection of temperature and humidity sensor (DHT11) to collect the current value of temperature and humidity, back to the single chip microcomputer, and through the LED display, the display data are compared to the data set in advance, if it exceeds the set value then, to achieve the alarm function.
Keywords: STM8; DHT11; temperature and humidity; sensor
目 录
一、序 言 1
1.1背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本论文所研究的内容 2
二、基于STM8的温湿度采集系统总体方案设计 2
2.1方案功能描述 2
2.2方案参数 2
2.3 整体方案设计思路 3
2.3.1方案的选取 3
2.4设计框图 3
2.5 各个模块所完成的功能 4
三、基于STM8的温湿度采集系统硬件设计 4
3.1 硬件的选取 4
3.1.1 单片机的选择 4
3.1.2芯片的介绍 6
3.1.3 温湿度传感器的选取 7
3.1.4显示器的选取 7
3.2各个模块的电路设计 8
3.2.1单片机的最小系统 8
3.2.2晶振电路 8
3.2.3按键电路 9
3.2.4温湿度采集电路 9
3.2.5报警电路 9
3.2.6显示电路 10
四、基于STM8的温湿度采集系统的软件设计 11
4.1软件设计所需要实现的功能 11
4.2软件设计思路 11
4.2.1软件程序总流程图 11
4.2.2报警电路的子流程图 13
五、基于STM8的温湿度采集系统调试 13
5.1硬件调试 13
5.1.1断电调试 13
5.1.2通电调试 14
5.2软件调试 14
小 结 14
致 谢 15
附 录 18
一、序 言
1.1背景及意义当今时代，农业的快速发展，人们对智能化农业的需求越来越高，同时，智能化农业作为未来发展的趋势，也更进一步的得到人们的重视，一个正确恰当的农业系统，必须要有合理的温度和湿度，当然，不同品种的植物需要不同的温湿度，这对于农业的发展是极其复杂的，渐渐的，智能化的系统变可以取而代之，会有种事半功倍的效果。
人们的生活对于温湿度的采集，有着十分紧密的关联，在工业生产中也会有最常见的参数，例如电子、机械等；各种生产工业中都需要对温湿度进行控制以及检测；随着人们生活物质水平的提升，对人类所生活的环境也越来越得到重视，空气中的温湿度值然的变化对于人们生活的舒适度以及情绪都有着必要的关联，可见，温湿度的采集与控制就是非常重要的。随着科技的迅速发展，高性能的设备也越来越得到流行，人们对于温湿度的需求度也是越来越高。在这之前，最普遍的温湿度监控系统就是单单靠人力的，如果单纯只是靠人为轮流观察的方式来检查温湿度情况，不仅效率低，速度慢而且还缺乏科学性，当今社会，好多生产事故都是人为所致，没有完整的人工管理制度，而当下监控就可以完整的解决资源极度浪费的状况，和管理不恰当的情况，也是因为智能化的出现所决定的。
1.2国内外研究现状
国外，正逐渐普及对温湿度采集项目的研究，美国农业的发展就利用计算机进行采集与控制，可以根据作物的品种和需要的生长条件因素，对室内植物的温湿度等众多要素进行采集。这种自动数据采集系统，就需要操作员输入室内不同种类作物生长需要环境的正常参数，计算机传感器会采集实际测量值与之前输入好的正常参数进行对比，来确定大棚内温湿度的控制过程，根据相应的功能升温或者降温又或是浇水，通风等外为的操作。
目前，中国大多数是温度和湿度的采集，对进口设备的控制的发展和研究，都属于自主控制系统。虽然这种自动控制系统已经慢慢实现了自动化的功能，可以适用于大规模的生产中，通过更改室内温度湿度的初始设定上下限值，能自动的对室内温湿度进行实时调节，但是这种调节对与农作物的生长条件来说还是相对于其他地方还是比较落后的，很难融入到植物的条件中，所以，这种自动控制系统的基础条件上。测量和控制技术在中国相对较晚，相比其他国家的温度和湿度的研究，中国的工程技术人员在研究温度和湿度的测量和控制都是学习自发达国家的技术，也逐渐掌握了温度和湿度的控制技术，在总体上，正在消化、吸收简单阶段并向综合性阶段过渡，发展。在技术，单片机控制系统电路集成控制系统，并不是真正意义上的，与发达国家相比，还有很大的差距。中国在采集和控制温度和湿度的现状，尚未达到工厂的水平。在生产实践中，还是有很多困难阻挡着，比如装备能力低，产业化程度低，环境水准落后，软件硬件资源难以共享等特点。
近年来，在行业标准的技术中，温度和湿度的控制，都向着无人机的方向发展着，先是进行模拟的组合仪器，采集当前信息并进行记录和控制。80年代末，逐渐出现了分布式的控制系统；目前，对数据的采集与控制的研究与开发是计算机数据的集成控制系统
1.3本论文所研究的内容
可见对于温湿度研究的意义是非常重要的，本论文的内容就是在STM8的基础上对温湿度采集系统进行研究。
二、基于STM8的温湿度采集系统总体方案设计
2.1方案功能描述基于湿度的各种类型温湿度传感器原理的理解，再根据任务的要求，以及系统芯片、温湿度传感器、LED数码管、温湿度采集模块、显示模块、报警模块的相关知识的查阅；在系统启动后，根据刚开始的读取出的温湿度值，再将测量的数据经过处理，最后将测试出的值与刚开始设定好的的上下限温湿度值进行比较，如果发现测试出的温湿度超限，则产生报警信号，不超过限定值，系统将显示正常的温度和湿度值。
2.2方案参数
① 温度测量范围:0—50摄氏度 ，湿度测量范围为20—90%相对值
② 温度测量精度:±2ºC
③ 湿度测量误差:±5%RH
④ 上下限温度，湿度超过报警值
⑤ 温度上限值30 摄氏度 湿度60%相对湿度上限
⑥ 电源工作范围:DC3.5-5.5V
2.3 整体方案设计思路
2.3.1方案的选取
方案一：51系列
单片机是一种集成在电路内的芯片，采用了超大规模的集成电路技术，把具有数据处理能力的中央处理器CPU，随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上，所构成的一个小而完善
的计算机系统。
方案二：STM8系列
STM8系列内部有16MHzRC振荡器，用于驱动内部看门狗和自动唤醒内在的低功耗RC振荡器，STM8平台包括3种产品线：STM8A系列汽车级微控制器，STM8L系列超低功耗单片机和STM8S系列通用微控制器。
本设计选用方案二，因为STM8系列单片机具有低功率振荡器荡器，方便编程，以及有断电保护电路的电源，且有功能强大的中断系统以及输入输出，这都是是51系列所不具备的功能，所以选用方案二。
2.4设计框图
电路主要包括复位电路，晶振电路，温湿度采集电路，显示电路以及蜂鸣器报警电路；本设计是将STM8单片机作为核心来主控电路，对于电路的显示，蜂鸣器的报警电路，大部分工作都是由软件来完成的，采集温湿度是由传感器来实现的；具体操作步骤是：参照原理图，将传感器、显示屏接入单片机，通过传感器采集到的当前的温湿度值、再传入给单片机内，最终将已经处理好后的数据传到显示屏上，显现出来，同时接入报警设备，设置好温度及湿度的上下限值，超出时，就会实现报警的功能，不超出时，则正常显示。系统框图如下：
2.5 各个模块所完成的功能
温湿度采集电路:一般由温湿度传感器，A/D转换电路，放大电路组成。主要用来采集周围的环境参数，并把所采集到得数据送向单片机。
按键电路：利用动片触点和静片触点的接触和断开来实现键盘或按钮两引脚的通、断。
显示电路：数码管显示工作的状态，系统运行的结果等信息，数码管输出设备的单片机，是人机对话的一种输出设备。
报警电路：本次设计采用蜂鸣器报警，蜂鸣器或扬声器，广泛应用于各种电子产品的部件，它是用来显示，报警，音乐和许多其他应用程序。
小 结
随着毕业季的逐渐逼近，毕业设计也快接近尾声，我的毕业设计课题是：基于STM8的温湿度采集系统，经过一个多月的呕心沥血，我的设计终于快接近完成了，如今回想到当初做毕业设计的整个过程，真的是颇有感慨。在还没有看到这个论题的时候，对题目还是充满遐想的，可是刚开始拿到课题还是无从下手，不知所措的，感觉大学三年实际上还没有真正做过什么内容，但是希望通过这次做毕业设计的过程能发现其实他是对过去所学习知识的进行检验，我想也会是对自己能力的一种提高，平常上课学习都有同学来帮忙解决，现在只能自己帮自己了。通过这次对温湿度采集的设计与制作，我发现自己对原来知识还是十分欠缺，要学习的东西有很多。在设计过程当中，我查看了许多相关的资料，并向导师请教的方式，让自己能够学到了不少知识，逐渐解决面临的问题，但过程中也是收获同样巨大。让我了解了关于STM8设计原理概念，成功设计一个电路，总要先用软件仿真成功后才可以实际接线的，在实践中，有仿真电路，各种条件的限制，无法成功接入方法，在实际电路中由于芯片本身的特性，并能成功。所以，在设计的时候应当考虑这两者之间的差异，从这里面寻找出最适合的的设计方式。经过此次设计，也让各式的电路有了初步的理解，这些电路还是应该自己亲自去查阅才会有深刻理解。
经过此次毕业设计也透露出本身专业基础的许多不足之处。例如缺少归纳利用专业知识的实力，对资料的不了解，对详细设计涉及到的样板要求的不熟悉等等，在做的过程当中需要去不断的翻阅有关的资料，这降低了设计的速度和设计过程，但这个过程使我知道自己的知识的不足之处，能对学到的知识进行巩固。在这个过程，虽然存在一定的难度，但还是通过指导老师的督促，和自己慢慢熟悉和探索，逐渐成型，经过这次努力，也是对自己的信心有了很好的进步。这也是是对自己大学三年里所学知识的一次大考察，让我知道自己学到的知识还很肤浅，尽管就快要离开校门了，但是我知道求学之路才刚刚开始，在今后的生活工作中要更加认真的学习，努力成为一个可以参加工作，能独立完成设计的人。
学习是一个长期积累的过程，应继续在未来的工作和生活中学习，努力提高自己的知识和综合素质。我的心得只有这么多了，总而言之，写这个的确觉得困难很多，万事开头难，一开始真的是无从下手的。现在完成了有种如释重负的感觉，即使答辩的时候还会问题重重，我相信我一定会克服的。
参 考 文 献
[1]陈华生，张岳新。VisualC++程序设计，苏州：苏州大学出版社，2000。
[2]谭浩强，C程序设计，北京：清华大学出版社，1991.
[3]谭浩强，C程序设计题解与上机指导，北京：清华大学出版社，1992
[4]郑莉，董渊，C++语言程序，北京：清华大学出版社，2001
[5]黄维通，VisualC++面向对象与可视化程序设计，北京：清华大学出版社，2000
[6]郑阿奇，丁有和，C++实用教程，北京：电子工业出版社，2008
[7]蔡菲娜.单片微型计算机原理和应用[M].杭州：浙江大学出版社，2003.
[8]徐爱钧．智能化测量控制仪表原理与设计[M]．北京：北京航空航天大学出版社,2007：114-126．
[9]刘仲娥，张维新，宋文洋．敏感元器件与应用[M]．青岛：青岛海洋大学出版社,2006：46-125．