基于单片机的温湿度测控系统设计

本文主要采用单片机和数字温湿度传感器对温湿度控制系统进行了研究设计。该系统利用单片机分别采集各个温湿度点的信号，实现了温湿度显示、报警等功能。并以单片机为主控制芯片，采用数字温度传感器实现温湿度的检测。系统采用LCD显示，形象直观的显示测出的温湿度值。系统具有硬件组成简单、精度高、测温范围广等特点。

【关键词】单片机 温湿度传感器 LCD 温湿度点

1 引言

在我们日常的生活、生产加工产业以及食物制冷等领域，温湿度都起着至关重要的作用，通过对温湿度的稳定控制才能保证各个部分能够正常的工作，如在实际环境中，火灾的报警装置能够很好的完成对环境中的火情进行检测，当发现火情时，采取相应的措施。而在食物或者粮食储藏中，通过对仓库的温湿度实时检测，能够很好的完成粮食的储藏。传统意义上的温湿度采集方法，精度低、实时性差，数据采集易受条件限制，在实际应用中及其的不方便，不仅浪费人力财力物力，同时也不易推广。如上所述，随着现代科技技术逐渐的发展，温湿度显得越来越重要。而单片机技术在现代科学技术发展中扮演者重要的角色，特别在仪器仪表、工I检测以及智能化控制方面有了较好的应用，已经取得了较为瞩目的成就，同时考虑到功能及产品的价格，本文采用单片机和温湿度传感器研究设计了温湿度检测仪，以期在实际环境中得以应用。

2 温湿度控制系统硬件设计

在本设计中，电路主要包括单片机、温湿度采集模块、放大电路以及显示模块。通过最小系统完成单片机控制单元能够正常的工作，而在控制电路中，主要包含控制开关以及继电器的设计，控制开关主要由操作人员控制，继电器是由单片机控制，显示电路通过液晶屏将传感器采集到的数据完成显示任务。

2.1 阀值设定电路的设计

为确保系统稳定可靠工作，存储器是必不可少的一部分。该存储器主要作用是存储温湿度上下限的数值，同时具有在系统掉电后，也能够完成数据的存储。

在AT24C02单片机中，将预先设置的阀值存储在EEPROM芯片中，同时可通过按键开关K1―K4完成数据阀值的调节。在设计中，通过k1完成阀值的增加，而通过K2完成阀值的减小，随后，通过k3完成湿度阀值的增加，同时通过k4完成阀值的减小。在系统中AT24C02是IIC芯片，其电路的具体设计如图1所示。

2.2 系统核心控制单元的设计

在本设计中，核心控制单元由单片机的最小系统构成，通过最小的元器件的应用来完成单片机的工作，在51系列单片机的最小系统中，单片机的最小系统一般分为：复位电路、晶振电路的设计以及单片机时钟电路的设计等三个部分组成。其电路设计如图2所示。

2.3 液晶显示电路的设计

在本系统中采用的液晶屏是HJ1602A，其能够同时完成32个字符的显示，在日常的的电子设备中，都会涉及到液晶屏，所以液晶屏对我们来讲并不陌生，如在计算机、电子表、游戏机等中的应用，使我们对液晶屏有一定的了解，其中显示的内容大多是字符及图像的显示。如图3为液晶屏的实际电路设计。

2.4 驱动电路的设计

在电路的实际设计的过程中，可通过四个控制继电器完成对系统器件的控制，来完成系统的升温、降温、以及加湿等等相关操作，如图4所示。

2.5 报警电路的设计

本设计采用峰鸣音报警电路。如图5所示。蜂鸣器额定电流≤30Ma，而对于单片机，在P3口的电流为15mA，因此通过理论分析，仅仅通过单片机端口的电流完成蜂鸣器的驱动是不够的，因此在电路中必须使用晶体放大器完成电流的放大，同时为了降低系统的功耗，可以在单片机接口加入PNP型晶体管，在外部测量到的温度或者湿度值超过阀值的时候，此时三极管导通，这个时候蜂鸣器会被驱动。

3 系统的软件设计

由于系统中的单片机的主要工作比较简单，我们选用了AT89C51这一款单片机，编程工作用Keil软件来完成。Keil是51系列单片机最常用的程序设计工具之一，它既支持汇编语言编程，也支持C语言编译，同时还有完善的调试功能。由于C语言便于实现复杂的算法，所以我们的软件程序使用C语言来编译。

3.1 传感器流程图设计

本文选用DHT11传感器，该传感器不再需要外置的A/D转换模块，并具有标准接口，使用方便。DHT11作为一种新型的单总线温湿度数字传感器，具有更多的优点，它使系统设计更加简单，控制方便，易于实现。其程序流程图如图7所示。

3.2 继电器流程图设计

继电器是控制原件工作的单位。单片机输出信号控制继电器带动工作原件工作，调节室内的温湿度，使其稳定在设定值的范围内。其程序流程图如图8所示。

3.3 显示器流程图设计

图9为系统的显示流程图。主要是通过对传输过来的信号进行显示后，给操作者提供提示。已达到为本系统提供对温度的显示和监控的目的。

4 结论

本文主要对温湿度控制系统进行了设计研究。温湿度控制系统是利用单片机来实现的，同时介绍了对温湿度的显示、控制及报警，实现了温湿度的实时显示及控制。温湿度控制部分，采用温湿度传感器、单片机及LCD的硬件电路来实现对温湿度的实时检测及显示，由软件与硬件电路配合来实现控制及超出设定的上下限的报警系统。本研究还存在一定的缺陷，控制精度还有待进一步提高，下一步需要在实际应用中来检验。

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作者单位

山东省淄博市淄博万杰肿瘤医院 山东省淄博市 255000