发布时间 : 星期三 文章电子系统设计 室内温度湿度测控系统设计更新完毕开始阅读923053700b1c59eef8c7b434
2009级 电子信息科学与技术专业 电子系统设计报告
室内温度湿度测控系统设计
摘 要 室内温湿度测控系统以AT89S52单片机为核心，采用加热炉、风扇、喷雾器、排潮设备，分别为室内进行加热、降温、加湿、去湿；使用新型的智能温湿度传感器SHT10实现对温度、湿度的检测，将采集的数据信息在LCD1602上显示出来；由按键自行设定温湿度上下限值，报警系统根据设定的上下限值实现声光报警功能；使用三端稳压集成电路LM7805来组成稳压电源作为电源模块。本文设计的室内温湿度测控系统能够实时采集控制室内的空气温湿度参数，以直观的数据显示给用户，并可以根据需求提供报警信息。 关键词 AT89S52； 温湿度传感器SHT10； 测控
1绪论
温度和湿度的检测和控制是许多行业的重要工作之一，不论是货品仓库、生产车间，都需要有规定的温度和湿度，然而温度和湿度却是最不易保障的指标，针对这一情况，研制可靠且实用的温湿度检测与控制系统就显得非常重要[1]。
温湿度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，在生产中，温湿度的高低对产品的质量影响很大。由于温湿度的检测控制不当，可能使我们导致无法估计的经济损失。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强室内温度与湿度的监测工作，但传统的方法是通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作，过于粗糙。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。目前，在低温条件下(通常指100℃以下)，温湿度的测量已经相对成熟。利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发。但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、学习、生活提供更好的更方便的设施就需要从数字单片机技术入手，一切向着数字化，智能化控制方向发展。
对于国内外对温湿度检测的研究，从复杂模拟量检测到现在的数字智能化检测越发的成熟，随着科技的进步，现在的对于温湿度研究，检测系统向着智能化、小型化、低功耗的方向发展。在发展过程中，以单片机为核心的温湿度控制系统发展为体积小、操作简单、量程宽、性能稳定、测量精度高，等诸多优点在生产生活的各个方面实现着至关重要的作用[2]。
基于以上的认识，本文以温湿度控制为核心思想，根据所学专业知识，设计了一种操作简单、测量精度高、工作稳定的基于单片机的温湿度检测与控制系统。
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2 设计任务与要求
2.1基本要求
该系统能够对室内温度、湿度进行检测，并显示当前的温度、湿度，在其超过所设定的值时可以自动进行控制。
2.2技术指标
（1）检测温度范围-55℃~+95℃； （2）湿度检测范围为20％~90％RH； （3）检测精度为±5％；
（4）能用十进制显示当前测量值。
3 设计分析及方案论证
3.1设计分析
根据设计要求分析，本系统可有硬件电路设计和软件设计两大部分构成。软件设计部分可由PID控制算法和C语言程序设计实现。硬件电路可由单片机控制模块、电源模块、温湿度采集模块、显示模块、按键设定模块、报警以及控制电路模块构成。系统总体框图如图3.1所示。
温湿度采集模块 电源模块 报警模块
单 片机 控制模块 按键设定模块 控制电路模块 图3.1系统总体框图
显示模块 3.2设计方案论证
3.2.1系统总体方案
本系统基于单片机AT89S52进行设计。本系统要求能够同时检测温湿度，检测温度范围-55℃~+95℃，湿度范围为20％~90％RH，其检测精度为±5％，分析得可采用温湿度传感器，将温湿度信号变为电压信号输出，传输给单片机进行
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2009级 电子信息科学与技术专业 电子系统设计报告 分析、处理，具体数字信息由液晶显示器或数码管显示。由按键自行设置温湿度上下限值，当温湿度值超过设定范围值时由蜂鸣器和红色LED灯进行声光报警，并由单片机控制加热炉、风扇、喷雾器和排潮设备来调节室内温湿度。 3.2.2 温湿度传感器的选择
方案一：湿度检测采用湿敏元件，其主要分为电阻式和电容式。湿敏电阻的种类多，灵敏度高，但是其线性度和产品的互换性差。湿敏电容灵敏度高，产品互换性搞，响应速度快，偏于实现产品小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。综合湿敏元件，线性度可抗污染性差，很容易受到环境污染从而影响其测量精度和持续的稳定性。
温度检测采用最基本的热电偶和热敏电阻。热电偶应用广泛，价格便宜而且耐用。种类多，能够覆盖非常宽的温度范围，最高温度可以到达2000℃。但是其非线性、响应速度慢、精度中等、灵敏度低、稳定性低、高温下容易老化和有线性漂移，并且测量需要参考量。热敏电阻，该传感器主要随温度的变化阻值发生变化，主要用于-200~500℃温度范围内的温度测量。其温度系数要大而且需要稳定的温度源，反应速度快，工艺好价格低，测温环境稳定。
方案二：温湿度检测采用集成模拟传感器，其灵敏度高、线性度好、响应速度快，而且它可以和信号处理电路及逻辑控制电路集成在一起，使用方便。湿度传感器选用HS1101，温度传感器选择AD590。这两个传感器，在接入电路中，都需要A/D转换器，把模拟信号转换成数字信号从而是单片机存储采集到的数据。
方案三：采用数字式传感器，起初选择DSB1820和SHT10作为温度和湿度测量元件，但是SHT10包含湿度传感器、温度传感器，所以把SHT10作为温湿度检测的一个整体。SHT10作为典型的温湿度传感器，在测量过程中可对相对温湿度进行自动校准，准确的测量温湿度。产品互换性好，相应速度快，抗干扰性强，不需要外部参考源和外部器件。
综上所述，SHT10与温湿敏元件的温湿度测量以及模拟测量的元器件相比，起数字温湿度传感器低成本，内部集成复杂，测量准确，而且能够提供数字输出，简化外部测量电路，精度高，适用广泛的测量范围，并且本设计的温湿度检测系统相适合。因此，选择温度湿度传感器SHT10作为此次设计中的测量元件。
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2009级 电子信息科学与技术专业 电子系统设计报告 3.2.3 显示器的选择
方案一：数码管显示，数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，起驱动方式分别为静态驱动和动态驱动，静态驱动编程简单，显示亮度高但是占用I/O端口多，在十几应用时必须增加译码器驱动进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。动态电路是最广泛的显示方式之一，其能够节省大量的I/O端口，而且功耗低。针对数码管，其显示单调不具备数据的直观性。
方案二：LCD1602液晶显示，具有字符发生器ROM可显示192种字符（160个5′7点阵字符和32个5′10点阵字符）具有64个字节的自定义字符RAM，可自定义8个5′8点阵字符或四个5′11点阵字符。具有80个字节的RAM，标准的接口特性，适配M6800系列MPU的操作时序。模块结构紧凑、轻巧、装配容易，像素尺寸小，分辨率高。
综上，选择LCD1602能够把温湿度很直观的显示出来，能够在设定阈值时更能简洁明了，所以选择LCD1602为显示元件。
综合系统总体方案和各模块元件的选择，得出系统详细框图如图3.2所示。
图3.2 系统详细框图
温湿度传感器SHT10 单片机 AT89S52 最小系统 加热系统 声光报警系统 风扇 LCD1602显示系统 排潮系统 按键设定模块 喷雾系统 4系统硬件设计
4.1控制器模块
本设计的控制器模块选用AT89S52，它是一种低功耗、高性能CMOS 8位微
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