基于at89s52单片机仓库温度、湿度检测系统设计与实现(编辑修改稿)

基于at89s52单片机仓库温度、湿度检测系统设计与实现(编辑修改稿)内容摘要：

基于 AT89S52 单片机仓库温度、湿度检测系统设计与实现 7 图 31 AT89S52 温湿度检测电路 GHT11 数字温湿度传感器是一款温湿度复合传感器，内含有已校准的数字信号输出，它是专用的温湿度传感器，能确保极高的可靠性和长期的稳定性。 其包括一个 NTC 测温元件和一个电阻式感湿元件，连接一个高性能的八位单片机。 因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。 传感器性能说明 ，如表 33： 表 33 传感器性能 参数 条件 Min Typ Max 单位 湿度 分辨率 1 1 1 %RH 8 Bit 重复性 177。 1 %RH 精 度 25℃ 177。 4 %RH 0－ 50℃ 177。 5 %RH 互换性 可完全互换 量程范围 0℃ 30 90 %RH 25℃ 20 90 %RH 50℃ 20 80 %RH 响应时间 1/e(63%)25℃ ， 1m/s 空气 6 10 15 S 迟滞 177。 1 %RH 长期稳定性 典型值 177。 1 %RH/yr 基于 AT89S52 单片机仓库温度、湿度检测系统设计与实现 8 续表 33 温度 分辨率 1 1 1 ℃ 8 8 8 Bit 重复性 177。 1 ℃ 精度 177。 1 177。 2 ℃ 量程范围 0 50 ℃ 响应时间 1/e(63%) 6 30 S 接 口说明 建议连接线长度短于 20 米时用 5K 上拉电阻 ,大于 20 米时根据实际情况使用合适的上拉电阻 电源引脚 DHT11 的供电电压为 3－。 传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。 电源引脚（ VDD， GND）之间可增加一个 100nF 的电容，用以去耦滤波。 报警 电路 与 LED 显示电路 在生产控制 的系统中，为了生产的安全 ， 为了提醒操作人的及时处理，都设有紧急状况报警系统。 方法是通过计算机采集处理数据、数字滤波 ，变换之后，域之前设定的上下限值进行比较，如果不在范围 内则报警，正常则不予与报警，只做正常的显示。 同样仓库的温度低高设定的温度范围内时当 输出高电平 “1”时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得约 +5V 电压而鸣叫，出报警声音；单片机的 控制继电器接通风降温设备，直到低于设定的最低温度时， 输出低电平时，三极管截止，蜂鸣器停止发声 [8]。 如图 32： 图 32 报警 电路 基于 AT89S52 单片机仓库温度、湿度检测系统设计与实现 9 用 LED 作为显示模块主要是因为它的高亮性，此设计系统采用四位一体的数码管显示，该数码管段选连在一起，具有四个独立的位选端，在实现程序显示时只需分别控制相应的位选端动态扫描即可，操 作十分简单方便。 数码管的操作分为静态扫描和动态扫描，本设计系统采用的是动态扫描。 单片机应用中数码管动态显示接口是最广泛中的一个显示方式，动态驱动是指将所有的数码管的显示比划 “”的同名端连接在一起，为每个数码管的 COM 公共极增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/O 线控制 [9]。 如图 33： 图 33 显示电路图 键盘 与继电器 电路 按键 器输入信号由八个小按键控制与单片机的 P1 口连接，当有按键按下的时候，就产生了有效地输入信号。 根据 P1 口按键输入的高低电平，判断是哪个按键按下，并执行相应的操作。 键盘是人与微机打交道的主要设备，按键的读取容易引起误动作。 可采用软件去抖动的方法处理，软件的触点在闭合和断开的时候会产生抖动，这时触点 的逻辑电平是不稳定的，如不采取妥善处理的话，将引起按键命令错误或重复执行，在这里采用软件延时的方法来避开抖动 [5]。 如图 34： 基于 AT89S52 单片机仓库温度、湿度检测系统设计与实现 10 图 34 按键电路 继电器线圈需要流过较大的电流（约 50mA）才能使继电器吸合，一般的集成电路不能提供这样大的电流，因此必须进行扩流，即驱动。 用 PNP 型三极管驱动继电器的电路图，继电器线圈作为发射极负载而接到发射极和正电源之间。 当输入为 +VCC 时，三极管截止，继电器线圈无电流流过，则继电器释放（ OFF）；相反，当输入为 0 时，三极管饱和，继电器线圈有相当的电流流过，则继电器吸 合（ ON）。 当输入电压由变 0V 为 +VCC 时，三极管由饱和变为截止，这样继电器电感线圈中的电流突然失去了流通通路，若无续流二极管 D 将在线圈两端产生较大的反向电动势，极性为下正上负，电压值可达一百多伏，这个电压加上电源电压作用在三极管的集电极上足以损坏三极管 [6]。 故续流二极管 D 的作用是将这个反向电动势通过图中箭头所指方向放电，使三极管集电极对地的电压最高不超过 +VCC +。 如图 35： 图 35 继电器电路 基于 AT89S52 单片机仓库温度、湿度检测系统设计与实现 11 时钟 与复位 电路 AT89S52 可以由两种方式产生时钟，一种是内部方式，一种外部 方式。 为了方便本设计采用内部方式，利用芯片内部的振荡电路，其内部有一个 高增益反相放大器，放大器的输入端和输出端分别是引脚 TXAL1 和 XTAL2，此放大器和作为反馈的片外晶体谐振器构成一个自激振荡器 [7]。 如图 36： 图 36 时钟电路图 单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。 单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。 复位电路分为上电自动复位和按键手动复位。 上电自动复位是通 过外部复位电路的电容充电实现的，按键手动复位是将复位端经电阻与ＶＣＣ电源接通而实现的。 如图 37： 图 37 复位电路图 基于 AT89S52 单片机仓库温度、湿度检测系统设计与实现 12 4 系统设计及实现 系统硬件 电路设计 图 41 基于 AT89S52 单片机仓库温度、湿度检测系统设计与实现 13 首先要根据系统的总体功能和键盘设置选择一种最合适的监控程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。 本部分详细介绍了基于 AT89S52单片机的仓库温湿度采集控制系统的软件设计。 根据系统功能，可以将系统设计分为若干个子程序进行设计，如温度采集子程序，湿度采集子程序，数据处理子程序、显示子程序、执行子程序。 采用 Kiel uVision3集成编译环境和 C语言来进行系统软件的设计。 本章从设计思路、软件系统框图出发，先介绍整体的思路后，再逐一分析各模块程序算法的实现，最终编写出满足任务需求的程序。 如图 41： 系统主程序方案 系统开始工作，人工设定温度和湿度的上限及下限。 LED 显示当前的温湿度，内置单片机判断当前的温湿度是否超过上限 :如超过，则报警，联通继电器；如没有，则哦判断是否低于下限，低于下限则报警，联通继电器，正常范围内，则不做处理。 隔一段时间进行一次温湿度判断。 一次来保证温度和湿度都在规定的范围内，不在则会报警提示。 如图 41： 开 始设 定 温 湿 度 上 下 限显 示 当 前 温 湿 度判 断 当 前 温 湿 度报 警继 电 器通 风超 过 设 定 上 限低 于 设 定 上 限是是否 图 41 系统流程图 基于 AT89S52 单片机仓库温度、湿度检测系统设计与实现 14 键盘扫描程序流程图 键盘开始工作，判断是否按下，如按下，延迟 20ms，做第二次判断，输入完毕点开始键，启动系统工作，结束键盘扫描。 如图 42： 开 始扫 描 键 盘判 断 是 否 有 键向 下延 时 2 0 m s判 断 是 否 真 的 有 键按 下开 始 键开 始启 动 系 统 工 作结 束 键YNNYYN 图 42 按 键扫描流程图 基于 AT89S52 单片机仓库温度、湿度检测系统设计与实现 15 5实物演示记录 当前温度值为 28 摄氏度，湿度为 59%。 设定温度 2033 摄氏度，湿度 50%65%，此时仪器正常。 如 图 51 图 51 设定温度范围为 3040 摄氏度，湿度为 60%70%。 设置成功后应显示温度低，湿度低，如图 52。 设定 温度范围为 2025 摄氏度，湿度为 40%50%。 设置成功后应显示温度高，湿度高，如图 53。 基于 AT89S52 单片机仓库温度、湿度检测系统设计与实现 16 图 52 图 53基于 AT89S52 单片机仓库温度、湿度检测系统设计与实现 17 结 论 回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在接近一个月的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。 在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己 的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好 ， 通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。 本系统采用的单片机控制，实现对仓库温湿度的智能控制，单片机可完成室内的数据采集、传送预处理和控制任务。 用单片机 C 语言编程，采用模块化的结构设计，提高了可靠性和可扩展性。 把单片机控制理论与技术应用在监控中，能够实现智能化的控制要求。 经过一段时间的设计和实践，本设计已经完成了一个比较完整的温湿度检测与报警和继电器系统。 它可以通过键盘输入 温湿度上限、下限值，然后计算其上限和下限的中间值作为最适温湿度值。 不断的采集温湿度值，显示温湿度值，如果发现采集的温湿度值高于上限值就通过蜂鸣器报警。 如果采集的温湿度值低于下限值，蜂鸣器报警的同时控制继电器执行相应的动作。 如果并没有超过上下限则不会报警。 到此此温湿度检测系统已经完成，这个系统在精度上还有待开发，在按键操作和温湿度实时监测已经完善。 但是我想通过以后的学习和努力一定会有所提高，能够做出更好的设计。 所设计系统不仅适用于仓库温湿度环境的控制，对软件进行一定的扩展后也可用于实验室、医疗室、储藏保鲜、 组织培养等生物环境和粮库等环境的控制，具有较强的通用性和适应性。 虽然到现在为止，有些东西我还是不懂和不理解，但我学会了面对问题，自己尽量解决，先分析，然后解决，一条道通不过然后尝试着其它的方法，最终把问题克服掉。 最重要的是锻炼了和同学的协作完成任务，提高了合作能力。 我感觉这是这次设计过程中收获。