摘要：本设计主要是对实验室温度、湿度以及烟雾进行监测的软件和硬件的设计，选用AT89C51单片机，本系统可以同时对实验室温度、湿度和烟雾值进行设置其限定值。在达到设定的参数的同时，也可以维持系统稳定，并且方便于设定各个参数值以及连接到云端服务系进行参数的分析和数据处理。

该系统外围模块包括：传感器数据采集与处理模块、蜂鸣报警器报警模块、液晶显示模块、驱动模块、云服务器。具有上位机监控中心和人机交互模块的通信模块。这里我们选用DHT11温湿度传感器，以及MQ-2烟雾传感器；环境的温度、湿度、烟雾值等指标都可以实时的液晶显示器上查看，独立键盘意义重大，我们通过它来输入限值。当环境温度、湿度和烟雾浓度不满足标准实验室环境要求时，蜂鸣器自动启动报警，使得本系统同时拥有监测环境温度、湿度数值监测、智能报警的功能。

系统运行如下：首先将单片机接通电源对各模块进行初始化设置，初始化设置完成后由用户使用独立按键对本设计中选定的环境参数值进行预先制定，限值符合单片机操控区间，其将自动将限值存入存储器，随后数据采集传感器将采集数据并与限制进行比较、液晶显示模块显示比较结果、以决定是否启动报警程序。Proteus软件操作方便，易于学习并用于设计，因此本设计采用Proteus作为设计仿真电路图的根本。

关键词 AT89C51单片机；温湿度传感器；LCD1602显示器；蜂鸣器;物联网

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 本课题的研究内容和意义-1

1.1.1 研究背景-1

1.1.2 内容简介-1

1.1.3 研究意义-2

1.2 国内外的发展现状-2

1.2.1 国内发展概况-2

1.2.2 国外发展概况-2

1.3 本课题应达到的要求-3

1.4 本课题的主要内容与步骤-3

1.5 本章小结-3

2 系统总体方案的设计-4

2.1 系统功能设计和技术指标-4

2.1.1 功能设计-4

2.1.2 技术指标-4

2.2 系统设计思路与设计原则-4

2.2.1系统设计思路-4

2.2.2 设计原则-4

2.3 系统整体设计-5

2.3.1 系统整体设计框图-5

2.3.2 系统硬件选择-6

2.3.3 系统工作过程-6

2.3.4 系统外壳机械图-7

2.4 本章小结-7

3 实验室环境监测硬件系统设计-8

3.1 概述-8

3.2 单片机主控模块概述-8

3.2.1 AT89C51单片机简介-8

3.2.2 单片机主控系统-9

3.3 DHT11温湿度采集模块设计-10

3.3.1 DHT11温湿度传感器简介-10

3.3.2 DHT11温湿度传感器的单总线数据传输内容-11

3.4 LCD1602液晶显示模块设计-11

3.4.1LCD1602的结构-11

3.5 烟雾传感器模块设计-14

3.5.1 MQ-2烟雾传感器工作原理-14

3.6 报警模块设计-15

3.6.1 蜂鸣器简介-15

3.6.2 蜂鸣器的使用-15

3.7 按键系统设计-16

3.7.1 按键开关简介-16

3.7.2 按键的设计-16

3.8 基于ESP8266模块的数据采集与上传系统设计-17

3.8.1 ESP8266无线通信模块-18

3.8.2 WIFI模块的调试-18

3.9 硬件系统整体电路原理图-18

3.10 本章小结-19

4 实验室环境监测软件系统设计-20

4.1 软件系统概述及流程图-20

4.1.1 软件系统概述-20

4.1.2 软件整体流程图-20

4.2 模块化程序设计-21

4.2.1 DHT11温湿度采集模块程序设计-21

4.2.2 LCD1602液晶显示模块程序设计-22

4.2.3 MQ-2烟雾传感器模块程序设计-22

4.2.4 按键及报警模块程序设计-23

4.3 单片机和WIFI模块的调试-24

4.3.1 WIFI模块系统架构设计-25

4.4 程序编写与仿真调试-26

4.4.1 程序编写-26

4.4.2 仿真与调试-29

4.5 本章小结-31

总结与展望-32

致  谢-33

参考文献-34