温湿度显示报警系统的设计

摘要：文章首先对研究背景进行了概述，在此基础上介绍了温湿度传感器报警系统的发展现状和趋势，分析了温度采集的控制系统，最后提出了设计思路和软件环境，进行了仿真与调试，并对未来进行了展望。

关键词：STC89C52单片机；DSl8820；显示电路

在实际环境下温度是用来表达物体的冷水平或者热量水平的物理度量单位，从细微的方面来说是指物体的分子热量活动的猛烈程度；湿度则指空气干燥程度的度量单位，即温度恒定的时候，一个单位内的空气中气水占比多少。在人类生活中，所有的运动都与温湿度息息相关，无论是日常生活还是工业生产都是最基本的参数。例如在机械制造、塑料化工、电子器件加工等，各行各业的生产都需要关注温湿度，以保证产品质量。温度与湿度是衡量情况的一个首要目标，它们之间有着密不可分的关系。20世纪末到2l世纪初，在短短的20年间人们的物质水平得到了极大的提高，随之而来的则是各种污染，人们渴望改变当前恶劣的居住环境，因为不适宜的温湿度会对人体产生伤害。假如室内温湿度过高，人就比较难散发出热量。同样，太低会让空气不够湿润，使人的吸吐空气变得不舒服。最近几年智能化得到了飞速的发展，不仅仅服务于军事，也很好地服务了.人们的生活，改变着人们的生活方式。空气的温湿度不仅影响人体而且影响货物的放置。例如：伴随现代人逐渐步入小康社会，人们越来越喜爱反时节的一些食物，推动了冷库的快速发展，冷库内物品的存放只有在适宜的温湿度下质量才能够得到最良好的保障。智能化成为仓库检测温湿度的实时变化的保障。

1温湿度传感器报警系统发展现状和趋势

伴随着当代集成电子、计算机、通信等科技的迅猛发展，传感器变得更加数字化、集成化，节省了很多资金，精度、准确性迅速提升，并且能够实时对数据进行分析及处理，能够最快速地解决问题，减少损失等。同时，由于科技的快速发展，人们对事物的探索、验证能力得到了飞速的提升，许多研究项目进入人们的视野。其中，温湿度传感器的研发不仅仅受到国内研发人员的关注，也受到国内外的高度重视，很多政府和公司投入了大量的人力、物力和财力。比如美国的“国家纳米科技”，还有AD，Sensiron等有名的芯片制造商。其中的典型产品包括SHT7X/SHT1X，MAX6625/6626温湿度传感器。这些传感器全都能用数字化方式直接计算测量，误差小，抗扰力强，计算的数值能够远程传送。近几年，温湿度监测报警系统研发得到了迅速发展。市面上的测控技术、PLC技术、自动化技术、现场总线技术、传感器技术以及数字信息技术都为温湿度测试报警体系的研制提供了卓越的条件。在智能化、集成化的前提下温度传感器和湿度传感器正向多参数检测方向发展，使温湿度的设定、显示更加直观，提高了准确度。由于智能化的科技水平越来越高，也使温湿度监测的集成化功能不断提高。传统的简单数据收集体系已经慢慢地被当代温湿度检测报警系统代替了。这个体系在纺织工业、冶金业、化工也等一系列领域内拥有广泛的使用。

2研究内容

本课题主要研究温度采集的控制系统，温度采集控制在工业控制领域内非常重要。温度实时测量及其控制温度实时测量的系统在这一次设计中的单片机STC89C52中实现。所采集温度的高低在数码管上实时显示，是单片机STC89C52根据温度传感器DSl8820所测量的温度的高低。温度被监控，数字数码管会将所有温度数据都显示出来。系统可以根据时钟存储相关的数据。

3设计思路

一个好的设计思路，能够让设计更为简便，本文的设计思路如下：

以单片机ATB9C5l为中心研发一个温湿度报警系统，而调控当前物体温度和湿度的显示功能就是将单片机的P1口的少许端口进行一系列的研发控制才能实现，这样温湿度的显示报警便可以以这样的形式实现这个功能，如何赋值以掌控1602的显示，便需要设置一个温度和湿度的限度的系统，当到达这个限度之后让LED灯闪亮便可达到这个效果，让ED1602液晶显示屏接入单片机一个串口上便可赋予数值显示。所以，单片机最小系统、显示、温湿度数据采集、报警这4个部分便是全部设计的基本。

方案选择：用软件和硬件互相贯串的方法，将AT89C51单片机的I/O口运用进来，研发一个单片机编写程序，是单片机的设计电路。

设计流程：用PROTEUS进行电路的仿真，接着用源代码，源代码由KELI软件编写程序而来，再将两者连接好，进行在线仿真，温湿度显示报警系统的设计便是照上述步骤完成。

Proteus软件：Proteus软件在中国早就得到了推广。当前，这个软件得到很多热爱单片机或者做单片机相关工作的人员极大的欢迎。这款软件称为EDA实用工具软件，是一个名为LabcenterElectronics的英国公司设计研发的，仿真单片机和器件都能够完成，并有着众多EDA实用工具软件的仿真能力。当前最为顶级的一款用于仿真单片机和器件便是这一个软件工具了。

Keil C51软件：有一款名为“5l系列兼容单片机c语言软件开发系统”，和汇编语言相比，在性能、构造、读写能力、可维护性上都有很大优势，所以很容易学会，这款开发系统是由Keil Software公司设计研发的。

AT89C5l单片机最小系统：是一种十分高效率的微控制器。关于这个控制器，本文选用由ATMEL公司研制出来的单片机，即AT89C51，其功能是能够提高许多嵌入式控制系统的灵活性，并降低成本效益。这个单片机用的是工业尺度的一种储存技术制造出来的。作为单一的芯片，包括闪存和一个拥有多功能的8位CPU。同时，AT89C51可以用来编程，同时具有可擦除重复1000次的超强功能。

LED1602显示系统：液晶显示器的功能非常多，在这个系统中的功能是能够完美地显示数字系统的画面或者显示字符的运行状态和工作数据，而液晶LCD显示器、CRT显示器等是常用的显示器。这几个显示器中，LCD显示器是大家用得最多的一个。液晶显示屏在平日的生活中见得很频繁。单片机中，有发光管、LED数码管、液晶显示器的输出方式，都很简单易懂。使用品液显示器在单片机系统包括几个益处：显示质量高，数字式接口，体积小，重量轻，功耗低。因为液晶失去固态物质的刚性，却获得了液体的易流动性的特性，只要控制液晶的电压然后通电就可以让图形显现出来。液晶显示器十分轻薄，能够用于大规模集成电路直接驱动，能全彩显现，很多工具都用了液晶。液晶屏有段式、字符式、点阵式等。还有黑白显示、多灰度有彩色显示等。另一种区分方法就是根据驱动分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）。

SHT1传感器：这款产品可以将温度和湿度的物理量完美、准确地测量出来，反应非常快，抗扰本领很强大，消耗的能源也非常低，而且很实惠。它的界面是全新的Windows系统，所以上手非常快。同时，它提供的库函数十分多，集成开发调试的功能更是十分强大。而且，最为重要的一点是，该软件生成目的代码的速度非常快，紧凑，简单，多数语句生成的汇编代码都是如此。

4实验目的和原理

完成实验的具体要求：（1）用SHT10传感器。（2）温湿度的显示数据精确至0.1。（3）当这些数据没有满足温度和湿度所要求的几个目标时，需要二极管显示红灯，即报警，提醒使用者错误。第一步：读入数据，即将数据显示至1602上，首先需要用单片机接收到STH10的数据，然后便可显示。第二步：调节软件上的数据。

5系统仿真结果和展望

可以明显看出，传感器到达一定范围时会亮灯，湿度不同时指示灯是不同的。但是指示灯也不是万能的，机器也会有故障的时候，所以实际参数应该依情况而定，如果是绿灯就表示正常情况，但是如果超过一定范围指示灯就会报警，防止出现意外，可以一目了然地将系统仿真以及显示结果表达出来。至于显示结果通过上述设计可以由液晶显示屏完美地显示出来。在硬件设计时，考虑到原器件的局限性，在硬件电路的设计过程中尽量使器件的连接更加合理、清晰、美观。同时，也增加了对仿真软件的使用，例如Protues等。在软硬件的融合之间，熟悉了主要芯片AT89C51的许多特性，设计完成了所需要的要求，可以完美地测试出物体或室内外的温湿度的物理量。