基于單片機的溫濕度控制系統的設計

陳紹勇

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.27.022

摘 要：單片機（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在工業控制領域廣泛應用。對于單片機來說，溫度和濕度的控制極為重要，溫濕度的控制會對單片機的正常工作提供充足的保障。該文就單片機溫度控制系統的研究意義、主要電路和系統設計做出了詳細論述，希望為我國此行業的健康穩定發展做出些許貢獻。

關鍵詞：單片機 溫濕度控制系統 設計

中圖分類號：TH811 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）09（c）-0022-02

溫濕度控制器是以先進的單片機為控制核心，采用進口高性能溫濕度傳感器，可同時對溫度、濕度信號進行測量控制，并實現液晶數字顯示，還可通過按鍵對溫、濕度分別進行上、下限設置和顯示，從而使儀表可以根據現場情況，自動啟動風扇或加熱器，對被測環境的實際溫、濕度自動調節的設備。在大多數生產過程中，溫度和濕度是非常重要的參數。現如今，隨著工業化進程的不斷加快，很多工業生產和制造設備都采用了全新的自動化技術，想要在生產過程中使這些自動化設備能夠安全穩定地運行，溫濕度的控制系統是必不可少的。可見，良好的溫濕度控制系統是設備能夠正常運行的基本保障。

1 單片機溫濕度控制系統設計的研究意義

溫度和濕度無疑是最不容易控制的，可是現在很多的工廠都有嚴格規定的溫濕度指標，在這種背景下，優質的溫濕度控制系統的使用是非常重要的。

在實際的生產過程和儲存過程中，溫濕度的控制直接影響著產品的品質。為了保障更多的優質產品的生產，必須要加強對于溫濕度的監控，但是傳統的人工監控方法又過于費時和費力，對于時機的把握也不是那么到位，經常容易出現失誤。隨著科學技術的不斷發展，溫濕度檢測控制技術也越來越成熟，以單片機為核心的控制系統的優勢逐漸體現出來。所以，從數字化的單片機技術入手，向著自動化、數字化、智能化的方向不斷發展是當前的首要任務。

2 單片機溫濕度控制系統的主要電路

2.1 溫濕度控制系統的顯示電路

目前，溫濕度控制器顯示設備一般是LCD1602，它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊。這種工業字符型液晶，能夠同時顯示16×02即32個字符（16列2行）。一般是用3.3 V或者5 V特的工作電壓，并且對比度是可以調整的。其中包括了很多復位電路，可以提供很多控制指令，例如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能。

2.2 繼電器控制電路

繼電器是一種電控制器件，當輸入量達到規定的數值以后，在電氣輸出電路中使被控量發生預定的階躍變化的一種電器，具有很強大的控制性。溫濕度控制電路一般由4個繼電器組合而成，當溫度達到一定強度的時候，指定的繼電器就會產生吸合作用來降低溫度。同理，4個繼電器分別對應高溫，低溫，高濕度，低濕度等4種現象。

2.3 聲光報警器

聲光報警器，又被稱為聲光警號，可以同時發出聲、光兩種警示信號。一般設計采用的是LED紅綠燈，當檢測到的數據超過規定數值，就會亮起紅燈，并且發出警示聲來提醒人們。工作電壓可定制，一般采用220 V電壓。聲光報警器可以讓工作人員更加及時地發現問題并進行應對，有效地降低了由于溫濕度帶來的不必要的經濟損失。

2.4 檢測電路

在設計過程中，一般采用溫濕度傳感器DHT11作為主要的檢測電路，DHT11是一款有已校準數字信號輸出的溫濕度傳感器。 精度濕度±5%RH，溫度±2℃，量程濕度20%～90%RH， 溫度0 ℃～50 ℃，并且采用了專用的溫濕度傳感器及數字模塊采集技術，是一款復合型傳感器，不需要額外的部件，超低能耗和超遠的數據傳導系統使其具有優良的可靠性和卓越的長期穩定性。

3 單片機溫濕度控制系統的軟件設計

單片機溫濕度控制系統的軟件設計一般分為兩大部分。

首先，介紹次程序和主程序，次程序主要包括定時器ER的中斷、數據的輸入和輸出，溫濕度規定數值的規定和檢測等等，屬于一個類似于輔助的程序。主程序，溫濕度控制系統的主程序也被稱為主函數，在給主函數充電后，主函數可以啟動溫濕度檢測電路，通過檢測來收集數據，通過單片機來對這些數據進接收和處理，之后再向LCD1602液晶顯示器傳輸并且顯示出來加以判斷。如果溫濕度不符合要求，對應的繼電器就會通過吸合反應來達成降低溫度、降低濕度或者升溫等目的，反之如果溫濕度沒有超過規定的數值，那么再進行下一步檢測。通過對子函數進行采集，可以實現定時采樣和及時有效的處理，采用LCD1602來調控函數主要是對溫濕度當中的LCD顯示加以控制。

其次，此系統中斷與子程序調用的設計過程中，要對程序進行初始化處理，然后將脈沖方式的中斷信號輸向外部中斷源，將中斷源進行中斷，再進行相關地址的更改，促進信號轉換硬件的順利使用。經過一系列的信號轉換，將最終的數字信號儲存在緩沖區域內。

4 結語

隨著世界科技的不斷進步，單片機溫濕度控制系統在經濟發展上發揮著越來越重要的作用。該次設計所采用的單片機是現代工業設計中最常用的集成芯片，具有體積小、重量輕、廉價、環境適應能力強等諸多優點。為了讓經濟更好更快地發展，企業在生產產品的過程中必須采用單片機溫濕度控制系統，這樣不但可以加快產品的生產速度，同樣也可以提升產品的品質，相關設計人員要結合實際，根據企業需要來設計合適的單片機溫濕度控制系統，提升企業的核心競爭力，推動國家經濟的發展。

參考文獻

[1] 劉澤群，江世明.基于單片機的溫度控制系統的分析與設計[J].湖南科技學院學報，2013（4）：26-27.

[2] 晁陽，張爭剛，熊剛.基于單片機的溫度控制系統的設計[J].楊凌職業技術學院學報，2011（1）：51-53.

[3] 黃智偉.全國大學生電子設計競賽訓練教程[M].北京：電子工業出版社，2011.

[4] 夏繼強，沈德全，邢春香.單片機實驗與實踐教程[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.