温湿度控制器设计实验报告 计算机控制技术

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温湿度控制器设计报告

本设计研究单片机数字温湿度控制器，通过全数字型温湿度传感器测量宽范围的温湿度数据，用来满足恒温湿车间控制、大棚温湿度控制等工农业生产领域需要，要求温湿度测量响应时间快、长期稳定性好，抗干扰能力强，具有较高的应用价值。

一、性能特点

●配用全数字型温湿度传感器DHT11，温度测量范围0℃--100℃，湿度测

量范围0%RH—90%RH，可以满足一般需要。若要求更宽测量范围，只需

更换温湿度传感器型号，硬件电路及软件程序全兼容。

●温湿度测量响应时间快、长期稳定性好。

●采用先进的专用微处理器芯片STC89C52，可靠性高，抗干扰能力强。

●配用EEPROM芯片AT24C04，使存储的温度上下限和湿度上下限可以

掉电永久保存。

●可以通过四个按键方便地实现温湿度上下限的调整。

●当温度或湿度超限后，报警信号点亮相应报警灯。

●配用三极管和继电器，可以通过驱动继电器打开或切断风机、加热器等

外部设备。

二、功能说明

1、实时测量当前温度值和湿度值，在液晶屏动态显示。

2、可以显示当前允许温度范围，在液晶屏显示，如“20-45”表示允许温度范围为20摄氏度至45摄氏度。

3、可以显示当前允许湿度范围，在液晶屏显示，如“15-60”表示允许湿度范围为15%至60%。

4、当温度低于温度下限时，低温报警灯亮，控制继电器动作。

5、当温度高于温度上限时，高温报警灯亮，控制继电器动作。

6、当湿度低于湿度下限时，低湿报警灯亮，控制继电器动作。

7、当湿度高于湿度上限时，高湿报警灯亮，控制继电器动作。

8、可以通过键盘调整温度上下限和湿度上下限，具体方法是连续按设置键直至温度下限、温度上限、湿度下限、湿度上限相应的位置闪烁，再通过Up键和Down键调整数值，调整完毕继续按设置键进入正常状态。

9、可以保存设置参数至EEPROM中，具体方法是按保存键，此时当前设置参数存盘，重新上电显示新的设置值。如果不按保存键，所调整的设置参数只在此次运行有效，关电后恢复原先设定值。

三、硬件设计

1、设计框图

本研究设计的温湿度控制器框图如图1所示。

图1 温湿度控制器方框图

图中STC89C52单片机每2秒钟从DHT11温湿度传感器中读入温度和湿度，在液晶屏上即时显示。

液晶屏上同时可以显示温湿度上下限值，该上下限设置值保存外外部EEPROM存储器中，掉电不失，并且可以通过四只按键上调或下调。

当温度或湿度值超过上下限值时，报警信号点亮相应报警灯。同时该报警信号通过三极管驱动继电器，以控制外部风机或加热器。

2、温湿度传感器器及检测电路

图2 DHT11温湿度传感器外型及管脚

DHT11温湿度传感器外型及管脚如图2所示。其中电源引脚的供电电压为

3.5--5.5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间不要发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。

DHT11典型应用电路如图3所示，其连接电路简单，只需要占用控制器一个I/O 口即可完成上下位的连接。建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时

根据实际情况使用合适的上拉电阻，

图3 DHT11典型应用电路

DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式，即单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由5Byte（40Bit）组成。一次完整的数据传输为40bit，高位先出。数据格式如表一：

表1 DHT11数据格式

3、单片机电路

(1) STC89C52 单片机特点

●增强型 8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051；

●工作电压： 5.5V - 3.5V（5V单片机）；

●工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的 0～80MHz；

●用户应用程序空间 4K//8K/16k/32K/64K字节；

●片上集成1280字节 RAM；

●通用I/O口（32/36个），复位后为准双向口/弱上拉（普通8051传统

I/O口）；

●ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器/仿真器。

●每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA；

●可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片；

●有EEPROM功能；

●看门狗；

●内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接

1K电阻到地）；

●时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器；

●用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C 振荡器还是外部晶体/

时钟；

●常温下内部R/C 振荡器频率为：5.0V 单片机为： 11MHz ～ 17MHz；

●共4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时

器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特

率发生器,再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器；

●外部中断I/O口4路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持

上升沿中断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒；

●通用全双工异步串行口(UART) ；

●工作温度范围：-40 ~ +85℃(工业级) / 0 ~ 75℃(商业级) ；

●封装：PDIP-40, PLCC-44。

(2) STC89C52 单片机管脚及封装

STC89C52 单片机有多种封装形式，本设计中选用40DIP封装，其管脚定义如图4所示。其最小应用系统如图5所示。