孫培君

本文主要采用單片機和數(shù)字溫濕度傳感器對溫濕度控制系統(tǒng)進行了研究設(shè)計。該系統(tǒng)利用單片機分別采集各個溫濕度點的信號，實現(xiàn)了溫濕度顯示、報警等功能。并以單片機為主控制芯片，采用數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)溫濕度的檢測。系統(tǒng)采用LCD顯示，形象直觀的顯示測出的溫濕度值。系統(tǒng)具有硬件組成簡單、精度高、測溫范圍廣等特點。

【關(guān)鍵詞】單片機 溫濕度傳感器 LCD 溫濕度點

1 引言

在我們?nèi)粘５纳?、生產(chǎn)加工產(chǎn)業(yè)以及食物制冷等領(lǐng)域，溫濕度都起著至關(guān)重要的作用，通過對溫濕度的穩(wěn)定控制才能保證各個部分能夠正常的工作，如在實際環(huán)境中，火災(zāi)的報警裝置能夠很好的完成對環(huán)境中的火情進行檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)火情時，采取相應(yīng)的措施。而在食物或者糧食儲藏中，通過對倉庫的溫濕度實時檢測，能夠很好的完成糧食的儲藏。傳統(tǒng)意義上的溫濕度采集方法，精度低、實時性差，數(shù)據(jù)采集易受條件限制，在實際應(yīng)用中及其的不方便，不僅浪費人力財力物力，同時也不易推廣。如上所述，隨著現(xiàn)代科技技術(shù)逐漸的發(fā)展，溫濕度顯得越來越重要。而單片機技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展中扮演者重要的角色，特別在儀器儀表、工業(yè)檢測以及智能化控制方面有了較好的應(yīng)用，已經(jīng)取得了較為矚目的成就，同時考慮到功能及產(chǎn)品的價格，本文采用單片機和溫濕度傳感器研究設(shè)計了溫濕度檢測儀，以期在實際環(huán)境中得以應(yīng)用。

2 溫濕度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

在本設(shè)計中，電路主要包括單片機、溫濕度采集模塊、放大電路以及顯示模塊。通過最小系統(tǒng)完成單片機控制單元能夠正常的工作，而在控制電路中，主要包含控制開關(guān)以及繼電器的設(shè)計，控制開關(guān)主要由操作人員控制，繼電器是由單片機控制，顯示電路通過液晶屏將傳感器采集到的數(shù)據(jù)完成顯示任務(wù)。

2.1 閥值設(shè)定電路的設(shè)計

為確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作，存儲器是必不可少的一部分。該存儲器主要作用是存儲溫濕度上下限的數(shù)值，同時具有在系統(tǒng)掉電后，也能夠完成數(shù)據(jù)的存儲。

在AT24C02單片機中，將預(yù)先設(shè)置的閥值存儲在EEPROM芯片中，同時可通過按鍵開關(guān)K1—K4完成數(shù)據(jù)閥值的調(diào)節(jié)。在設(shè)計中，通過k1完成閥值的增加，而通過K2完成閥值的減小，隨后，通過k3完成濕度閥值的增加，同時通過k4完成閥值的減小。在系統(tǒng)中AT24C02是IIC芯片，其電路的具體設(shè)計如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)核心控制單元的設(shè)計

在本設(shè)計中，核心控制單元由單片機的最小系統(tǒng)構(gòu)成，通過最小的元器件的應(yīng)用來完成單片機的工作，在51系列單片機的最小系統(tǒng)中，單片機的最小系統(tǒng)一般分為：復(fù)位電路、晶振電路的設(shè)計以及單片機時鐘電路的設(shè)計等三個部分組成。其電路設(shè)計如圖2所示。

2.3 液晶顯示電路的設(shè)計

在本系統(tǒng)中采用的液晶屏是HJ1602A，其能夠同時完成32個字符的顯示，在日常的的電子設(shè)備中，都會涉及到液晶屏，所以液晶屏對我們來講并不陌生，如在計算機、電子表、游戲機等中的應(yīng)用，使我們對液晶屏有一定的了解，其中顯示的內(nèi)容大多是字符及圖像的顯示。如圖3為液晶屏的實際電路設(shè)計。

2.4 驅(qū)動電路的設(shè)計

在電路的實際設(shè)計的過程中，可通過四個控制繼電器完成對系統(tǒng)器件的控制，來完成系統(tǒng)的升溫、降溫、以及加濕等等相關(guān)操作，如圖4所示。

2.5 報警電路的設(shè)計

本設(shè)計采用峰鳴音報警電路。如圖5所示。蜂鳴器額定電流≤30Ma，而對于單片機，在P3口的電流為15mA，因此通過理論分析，僅僅通過單片機端口的電流完成蜂鳴器的驅(qū)動是不夠的，因此在電路中必須使用晶體放大器完成電流的放大，同時為了降低系統(tǒng)的功耗，可以在單片機接口加入PNP型晶體管，在外部測量到的溫度或者濕度值超過閥值的時候，此時三極管導(dǎo)通，這個時候蜂鳴器會被驅(qū)動。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

由于系統(tǒng)中的單片機的主要工作比較簡單，我們選用了AT89C51這一款單片機，編程工作用Keil軟件來完成。Keil是51系列單片機最常用的程序設(shè)計工具之一，它既支持匯編語言編程，也支持C語言編譯，同時還有完善的調(diào)試功能。由于C語言便于實現(xiàn)復(fù)雜的算法，所以我們的軟件程序使用C語言來編譯。

3.1 傳感器流程圖設(shè)計

本文選用DHT11傳感器，該傳感器不再需要外置的A/D轉(zhuǎn)換模塊，并具有標(biāo)準(zhǔn)接口，使用方便。DHT11作為一種新型的單總線溫濕度數(shù)字傳感器，具有更多的優(yōu)點，它使系統(tǒng)設(shè)計更加簡單，控制方便，易于實現(xiàn)。其程序流程圖如圖7所示。

3.2 繼電器流程圖設(shè)計

繼電器是控制原件工作的單位。單片機輸出信號控制繼電器帶動工作原件工作，調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫濕度，使其穩(wěn)定在設(shè)定值的范圍內(nèi)。其程序流程圖如圖8所示。

3.3 顯示器流程圖設(shè)計

圖9為系統(tǒng)的顯示流程圖。主要是通過對傳輸過來的信號進行顯示后，給操作者提供提示。已達到為本系統(tǒng)提供對溫度的顯示和監(jiān)控的目的。

4 結(jié)論

本文主要對溫濕度控制系統(tǒng)進行了設(shè)計研究。溫濕度控制系統(tǒng)是利用單片機來實現(xiàn)的，同時介紹了對溫濕度的顯示、控制及報警，實現(xiàn)了溫濕度的實時顯示及控制。溫濕度控制部分，采用溫濕度傳感器、單片機及LCD的硬件電路來實現(xiàn)對溫濕度的實時檢測及顯示，由軟件與硬件電路配合來實現(xiàn)控制及超出設(shè)定的上下限的報警系統(tǒng)。本研究還存在一定的缺陷，控制精度還有待進一步提高，下一步需要在實際應(yīng)用中來檢驗。

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作者單位

山東省淄博市淄博萬杰腫瘤醫(yī)院 山東省淄博市 255000