溫濕度顯示報警系統的設計

江珊珊

摘要：文章首先對研究背景進行了概述，在此基礎上介紹了溫濕度傳感器報警系統的發展現狀和趨勢，分析了溫度采集的控制系統，最后提出了設計思路和軟件環境，進行了仿真與調試，并對未來進行了展望。

關鍵詞：STC89C52單片機；DSl8820；顯示電路

在實際環境下溫度是用來表達物體的冷水平或者熱量水平的物理度量單位，從細微的方面來說是指物體的分子熱量活動的猛烈程度；濕度則指空氣干燥程度的度量單位，即溫度恒定的時候，一個單位內的空氣中氣水占比多少。在人類生活中，所有的運動都與溫濕度息息相關，無論是日常生活還是工業生產都是最基本的參數。例如在機械制造、塑料化工、電子器件加工等，各行各業的生產都需要關注溫濕度，以保證產品質量。溫度與濕度是衡量情況的一個首要目標，它們之間有著密不可分的關系。20世紀末到2l世紀初，在短短的20年間人們的物質水平得到了極大的提高，隨之而來的則是各種污染，人們渴望改變當前惡劣的居住環境，因為不適宜的溫濕度會對人體產生傷害。假如室內溫濕度過高，人就比較難散發出熱量。同樣，太低會讓空氣不夠濕潤，使人的吸吐空氣變得不舒服。最近幾年智能化得到了飛速的發展，不僅僅服務于軍事，也很好地服務了.人們的生活，改變著人們的生活方式。空氣的溫濕度不僅影響人體而且影響貨物的放置。例如：伴隨現代人逐漸步入小康社會，人們越來越喜愛反時節的一些食物，推動了冷庫的快速發展，冷庫內物品的存放只有在適宜的溫濕度下質量才能夠得到最良好的保障。智能化成為倉庫檢測溫濕度的實時變化的保障。

1溫濕度傳感器報警系統發展現狀和趨勢

伴隨著當代集成電子、計算機、通信等科技的迅猛發展，傳感器變得更加數字化、集成化，節省了很多資金，精度、準確性迅速提升，并且能夠實時對數據進行分析及處理，能夠最快速地解決問題，減少損失等。同時，由于科技的快速發展，人們對事物的探索、驗證能力得到了飛速的提升，許多研究項目進入人們的視野。其中，溫濕度傳感器的研發不僅僅受到國內研發人員的關注，也受到國內外的高度重視，很多政府和公司投入了大量的人力、物力和財力。比如美國的“國家納米科技”，還有AD，Sensiron等有名的芯片制造商。其中的典型產品包括SHT7X/SHT1X，MAX6625/6626溫濕度傳感器。這些傳感器全都能用數字化方式直接計算測量，誤差小，抗擾力強，計算的數值能夠遠程傳送。近幾年，溫濕度監測報警系統研發得到了迅速發展。市面上的測控技術、PLC技術、自動化技術、現場總線技術、傳感器技術以及數字信息技術都為溫濕度測試報警體系的研制提供了卓越的條件。在智能化、集成化的前提下溫度傳感器和濕度傳感器正向多參數檢測方向發展，使溫濕度的設定、顯示更加直觀，提高了準確度。由于智能化的科技水平越來越高，也使溫濕度監測的集成化功能不斷提高。傳統的簡單數據收集體系已經慢慢地被當代溫濕度檢測報警系統代替了。這個體系在紡織工業、冶金業、化工也等一系列領域內擁有廣泛的使用。

2研究內容

本課題主要研究溫度采集的控制系統，溫度采集控制在工業控制領域內非常重要。溫度實時測量及其控制溫度實時測量的系統在這一次設計中的單片機STC89C52中實現。所采集溫度的高低在數碼管上實時顯示，是單片機STC89C52根據溫度傳感器DSl8820所測量的溫度的高低。溫度被監控，數字數碼管會將所有溫度數據都顯示出來。系統可以根據時鐘存儲相關的數據。

3設計思路

一個好的設計思路，能夠讓設計更為簡便，本文的設計思路如下：

以單片機ATB9C5l為中心研發一個溫濕度報警系統，而調控當前物體溫度和濕度的顯示功能就是將單片機的P1口的少許端口進行一系列的研發控制才能實現，這樣溫濕度的顯示報警便可以以這樣的形式實現這個功能，如何賦值以掌控1602的顯示，便需要設置一個溫度和濕度的限度的系統，當到達這個限度之后讓LED燈閃亮便可達到這個效果，讓ED1602液晶顯示屏接入單片機一個串口上便可賦予數值顯示。所以，單片機最小系統、顯示、溫濕度數據采集、報警這4個部分便是全部設計的基本。

方案選擇：用軟件和硬件互相貫串的方法，將AT89C51單片機的I/O口運用進來，研發一個單片機編寫程序，是單片機的設計電路。

設計流程：用PROTEUS進行電路的仿真，接著用源代碼，源代碼由KELI軟件編寫程序而來，再將兩者連接好，進行在線仿真，溫濕度顯示報警系統的設計便是照上述步驟完成。

Proteus軟件：Proteus軟件在中國早就得到了推廣。當前，這個軟件得到很多熱愛單片機或者做單片機相關工作的人員極大的歡迎。這款軟件稱為EDA實用工具軟件，是一個名為LabcenterElectronics的英國公司設計研發的，仿真單片機和外圍器件都能夠完成，并有著眾多EDA實用工具軟件的仿真能力。當前最為頂級的一款用于仿真單片機和外圍器件便是這一個軟件工具了。

Keil C51軟件：有一款名為“5l系列兼容單片機c語言軟件開發系統”，和匯編語言相比，在性能、構造、讀寫能力、可維護性上都有很大優勢，所以很容易學會，這款開發系統是由Keil Software公司設計研發的。

AT89C5l單片機最小系統：是一種十分高效率的微控制器。關于這個控制器，本文選用由ATMEL公司研制出來的單片機，即AT89C51，其功能是能夠提高許多嵌入式控制系統的靈活性，并降低成本效益。這個單片機用的是工業尺度的一種儲存技術制造出來的。作為單一的芯片，包括閃存和一個擁有多功能的8位CPU。同時，AT89C51可以用來編程，同時具有可擦除重復1000次的超強功能。

LED1602顯示系統：液晶顯示器的功能非常多，在這個系統中的功能是能夠完美地顯示數字系統的畫面或者顯示字符的運行狀態和工作數據，而液晶LCD顯示器、CRT顯示器等是常用的顯示器。這幾個顯示器中，LCD顯示器是大家用得最多的一個。液晶顯示屏在平日的生活中見得很頻繁。單片機中，有發光管、LED數碼管、液晶顯示器的輸出方式，都很簡單易懂。使用品液顯示器在單片機系統包括幾個益處：顯示質量高，數字式接口，體積小，重量輕，功耗低。因為液晶失去固態物質的剛性，卻獲得了液體的易流動性的特性，只要控制液晶的電壓然后通電就可以讓圖形顯現出來。液晶顯示器十分輕薄，能夠用于大規模集成電路直接驅動，能全彩顯現，很多工具都用了液晶。液晶屏有段式、字符式、點陣式等。還有黑白顯示、多灰度有彩色顯示等。另一種區分方法就是根據驅動分為靜態驅動（Static）、單純矩陣驅動（Simple Matrix）和主動矩陣驅動（Active Matrix）。

SHT1傳感器：這款產品可以將溫度和濕度的物理量完美、準確地測量出來，反應非常快，抗擾本領很強大，消耗的能源也非常低，而且很實惠。它的界面是全新的Windows系統，所以上手非常快。同時，它提供的庫函數十分多，集成開發調試的功能更是十分強大。而且，最為重要的一點是，該軟件生成目的代碼的速度非常快，緊湊，簡單，多數語句生成的匯編代碼都是如此。

4實驗目的和原理

完成實驗的具體要求：（1）用SHT10傳感器。（2）溫濕度的顯示數據精確至0.1。（3）當這些數據沒有滿足溫度和濕度所要求的幾個目標時，需要二極管顯示紅燈，即報警，提醒使用者錯誤。第一步：讀入數據，即將數據顯示至1602上，首先需要用單片機接收到STH10的數據，然后便可顯示。第二步：調節軟件上的數據。

5系統仿真結果和展望

可以明顯看出，傳感器到達一定范圍時會亮燈，濕度不同時指示燈是不同的。但是指示燈也不是萬能的，機器也會有故障的時候，所以實際參數應該依情況而定，如果是綠燈就表示正常情況，但是如果超過一定范圍指示燈就會報警，防止出現意外，可以一目了然地將系統仿真以及顯示結果表達出來。至于顯示結果通過上述設計可以由液晶顯示屏完美地顯示出來。在硬件設計時，考慮到原器件的局限性，在硬件電路的設計過程中盡量使器件的連接更加合理、清晰、美觀。同時，也增加了對仿真軟件的使用，例如Protues等。在軟硬件的融合之間，熟悉了主要芯片AT89C51的許多特性，設計完成了所需要的要求，可以完美地測試出物體或室內外的溫濕度的物理量。