基于STC89C52智能溫濕度控制器的設(shè)計(jì)

摘 要：智能溫濕度控制器以單片機(jī)STC89C52為控制芯片，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。存儲(chǔ)芯片選用EEPROM芯片AT24C04，保證存儲(chǔ)的溫濕度閾值可以掉電不丟失。傳感器選用全數(shù)字型溫濕度傳感器DHT11，溫濕度測(cè)量響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好。系統(tǒng)主要由溫濕度檢測(cè)電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵輸入、顯示電路、溫濕度上限存儲(chǔ)EEPROM、供電及程序下載電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路組成。

關(guān)鍵詞：STC89C52；LCD顯示；溫濕度控制；DHT11

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)诠I(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及重要的糧倉、溫室、電力柜、實(shí)驗(yàn)室等場(chǎng)所，對(duì)溫度和濕度都有著嚴(yán)格的要求。人們用來控制溫濕度的傳統(tǒng)方法主要是：用溫度計(jì)、濕度計(jì)來測(cè)量場(chǎng)所的溫度和濕度，之后通過人工來加熱或者制冷、增濕或者除濕來控制場(chǎng)所的溫濕度。傳統(tǒng)的方法不但浪費(fèi)了人力和物力，而且控制效果不好，控制速度也很慢。本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的智能化溫濕度控制器，能在無人操作的情況下，對(duì)重要場(chǎng)所的溫濕度進(jìn)行及時(shí)而又準(zhǔn)確的控制。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

智能溫濕度控制器的系統(tǒng)框圖如圖1所示，主要由濕度檢測(cè)電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵輸入、顯示電路、溫濕度上限存儲(chǔ)EEPROM、供電及程序下載電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路組成。

其中，單片機(jī)STC89C52和時(shí)鐘復(fù)位電路組成單片機(jī)最小系統(tǒng)；供電及程序下載電路用來供電和提供計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的通信接口；溫濕度傳感器采集環(huán)境溫度和濕度值送單片機(jī)進(jìn)行處理；LCD顯示部分主要功能是對(duì)采集到的溫濕度進(jìn)行顯示；按鍵部分用于輸入溫度和濕度的閾值；EEPROM對(duì)輸入的溫濕度閾值進(jìn)行存儲(chǔ)、掉電不丟失；繼電器電路主要用于控制降溫等執(zhí)行電路。

2 主要硬件部分設(shè)計(jì)

2.1 溫濕度檢測(cè)電路

DHT11與單片機(jī)的連接如圖2所示，硬件連接電路簡(jiǎn)單，僅占用單片機(jī)的一個(gè)I/O口（DATA）即可完成溫濕度的采集與傳送。

DHT11采用單總線數(shù)據(jù)格式，即單個(gè)數(shù)據(jù)引腳端口完成輸入輸出雙向傳輸，半雙工方式。其數(shù)據(jù)由5Byte即40bit組成。一次通訊時(shí)間最大為3ms，數(shù)據(jù)分小數(shù)和整數(shù)兩個(gè)部分。一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出低位后出。

2.2 單片機(jī)電路

單片機(jī)電路包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵兩個(gè)部分，如圖3所示。圖中，DATA引腳為溫濕度傳感器單總線引腳，K1-K4為四只調(diào)節(jié)按鍵，用于設(shè)置溫濕度上限閾值。K2為溫度加，K3為溫度減，K4為濕度加，K5為濕度減。L3-L5為報(bào)警燈，當(dāng)溫度高于上限閾值時(shí)L3亮，當(dāng)濕度高于上限閾值時(shí)L4亮。

2.3 顯示電路

本系統(tǒng)使用的液晶顯示屏為LCD1602，其與單片機(jī)的接口如圖4所示。1602顯示容量為16*2字符，芯片工作電壓為4.5—5.5V。

2.4 繼電器驅(qū)動(dòng)部分

繼電器驅(qū)動(dòng)電路如圖5所示。當(dāng)溫度超上限時(shí)，KJ1吸合，驅(qū)動(dòng)降溫執(zhí)行設(shè)備工作，當(dāng)濕度超上限時(shí)，KJ2吸合，驅(qū)動(dòng)除濕設(shè)備工作。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件程序主要由定時(shí)器0中斷、存入設(shè)定值、載入設(shè)定值、24C04控制、鍵盤處理、溫濕度采集、1602控制等子程序以及主函數(shù)組成。定時(shí)器0中斷子函數(shù)主要用來定時(shí)，每2秒鐘啟動(dòng)一次溫濕度轉(zhuǎn)換；存入設(shè)定值子函數(shù)主要功能為將設(shè)定的閾值寫入EEprom中；載入設(shè)定值子函數(shù)主要功能為從EEprom中讀出閾值；24C04控制子函數(shù)主要完成對(duì)Eeprom的初始化、寫入、讀出的控制；鍵盤處理程序提供人機(jī)信息交換接口，負(fù)責(zé)設(shè)定溫濕度的閾值信息的設(shè)定；溫濕度采集完成對(duì)SHT11的數(shù)據(jù)的定時(shí)采樣和處理；1602控制子函數(shù)完成對(duì)溫濕度的LCD顯示控制。主函數(shù)主程序完成系統(tǒng)自檢、初始化和子函數(shù)的調(diào)用功能。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)采用AT89C52單片機(jī)作為核心控制芯片，溫度傳感器選用SHT11，并增加EEPROM模塊，具有可靠性高，反應(yīng)速度快，成本低廉等特點(diǎn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]孫環(huán)，滕召勝.基于SHTIO單片集成傳感器溫濕度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)[J].國外電子測(cè)量技術(shù)，2006，（6）：49-51.

[2]吳湘劍，王慧，蔡進(jìn)科.家用小范圍環(huán)境控制系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)， 2010（18）：38-41.

[3]薛玲，孫曼，張志會(huì)，夏莉麗，魏希文.基于單片機(jī)AT89S51的溫濕度控制儀[J].化工自動(dòng)化及儀表，2010，37（7）：66-9.