基于51单片机的温湿度监测与控制系统

科技博览-165-摘　要：本文主要讲述采用MSC-51系列单片机中的AT89S51和DHT11的低成本的温湿度的检测系统。本系统主要包括硬件电路和系统软件。硬件电路主要包括单片机、温湿度传感器、显示模块、报警器以及键盘等5部分，由DHT11温湿度传感器及1602字符型液晶模块构成系统显示模块，该系统电路简单、工作稳定、集成度高，调试方便，测试精度高，具有一定的实用价值。关键词：湿度测量；温度测量；AT89S51；DHT11一、设计过程及其工艺要求设计一个以单片机为核心的温湿度控制系统，需要实现的功能为：①能够准确的显示当前的温度以及湿度。温度检测的范围0℃-60℃，测温精度：±2℃；湿度检测范围20%-100%RH，测湿精度：±5％RH。②能够自主调节当前需要温度以及湿度的预设温湿度值，在系统上面有调节按钮，可随时根据需要增加或者减少预设值。③一旦发现超过了预设值，蜂鸣器蜂鸣报警。④报警方式为三极管驱动的蜂鸣音报警。⑤系统的显示方式均为四位显示，采用LCD显示。二、设计总体方案及其论证本设计要实现的功能是：实时显示当前环境的温湿度，并且允许用户设定温湿度阈值，当环境温湿度超过阈值时，系统会以蜂鸣器鸣响的方式进行报警提示。依据功能设定，本系统主要分为以下三个模块：温湿度采集模块、数据处理模块、用户交互模块。温湿度采集模块使用的是DHT11数字温湿度传感器，它使用单总线方式，接口简单，而且无需另外校准。分辨率为8bit，完全能够满足日常环境温湿度的检测要求。数据处理模块使用的是AT89S51单片机，其完成温湿度数据的采集、运算和逻辑控制的功能。用户交互模块主要由按键、1602点阵液晶和蜂鸣器构成。其中按键用于用户设定温湿度阈值，1602用于数据显示，蜂鸣器用于提示用户。三、主要模块的电路（一）系统的蜂鸣器电路本设计采用把计算机采集的数据进行数据处理、标度变换、数字滤波之后，与该参数上下限与给定值进行比较，如果高于上限值则进行报警，否则就作为采样的正常值，进行显示。本设计采用峰鸣音报警电路。蜂鸣器额定电流≤30Ma,而对于AT89S51单片机，P3口的灌电流为15mA,由此可见，仅靠单片机的P3口电流是不能驱动蜂鸣器的，必须使用晶体管放大电路，为了使单片机的功率更小，所以使用PNP型晶体管,当外部环境的温度或者湿度超过预设值的时候，基级变为低电平，蜂鸣器导通鸣叫。（二）晶振电路单片机晶振的作用是为系统提供及本周的时钟信号，通常一个系统共用一个晶振，以便于各部分保持同步，有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而是通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率，可以用于同一个晶振项链的不同锁相环来提供的。单片机AT89S51的晶振电路采用无源晶振，微调电容取22uf。（三）显示电路显示模块选用1602字符型液晶模块，它是目前工控系统中使用最广泛的液晶屏之一，由于它显示的质量高，电路图如图3.4所示，1602字符型液晶模块是点阵型液晶，驱动方便，经过编程后显示内容多样化。（四）传感器电路DHT11是数字型温湿度传感器，可直接以数字方式传输所采集的当前环境温湿度，DHT11采用的是单总线通信，因此只需将单片机的一个I／O端口与DHT11的通信接口连接就可以实现数据的采集和传送，相对于其他电路来说比较简单。（五）复位电路本次设计采用的是上电复位，而51单片机采用的都是高电平复位，当RST引脚上出现了两个周期以上的高电平就会触发内部复位，这里的EA端与复位电路无关，由于数据都放在了内部存储器，所以连接EA只是直接拉高引脚。四、软件设计根据温湿度监控系统功能，系统软件流程图如图1所示。图1系统软件流程图参考文献：[1]张冬林，李鑫，戴梅.基于DHT11的低成本蚕室温湿度自动控制系统设计[J].现代农业科技，2010，（18）:14-15.[2]刘宝元，张玉虹，姜旭，段存丽.基于单片机的温湿度监控系统设计[J].国外电子测量技术，2009，（12）：77-80,83.[3]王静.通用库房温湿度测控系统[D].中国海洋大学，2009.作者简介：董玉龙（1991～），男，上海电机学院本科生，研究方向：自动化（港口自动化方向）。王杰（1991～），男，上海电机学院本科学生，研究方向：自动化。管冰岩（1992～），男，上海电机学院本科学生，研究方向：自动化。武颖（1994～），女，上海电机学院本科生，研究方向：电机电器智能化。基于51单片机的温湿度监测与控制系统董玉龙　　王　杰　　管冰岩　　武　颖（200240　　上海电机学院电气学院　　上海）