基于STC89C51单片机的房间自动除湿系统设计

■建筑电气
第5卷第3期2020年6月
收稿日期：2020-02-17
基金项目：吉林省教育厅科学技术研究项目（吉教科合字[2016]第143号）作者简介：孙
威（1995~），女，山东省潍坊市人，在读硕士研究生，研究方向：智能家居的应用。

近年来，人们的生活水平不断提高，对生活环境的要求也日益增强，很多人被工作及生活中的温湿度问题所困扰，因此对于其解决方法也正在向着舒适性及智能性的目标发展，本文设计的房间自动除湿系统可以对房间温湿度数值及时的进行检测
和控制，很好的做到了节约资源并提高了生活质量，满足了对房间除湿控温的要求[1-3]。

1总体设计思路
本次设计中选用STC89C51作为总控制器，传
基于STC89C51单片机的房间自动除湿系统设计
孙
威
魏立明
（吉林建筑大学电气与计算机学院，吉林
长春
130118）
摘要:本文由STC89C51微控制器作为整个系统的主要单元,使用DHT11温湿度传感器对房间空气环境的温度、湿度进行同步实时检测和控制,将采集到的数值传递给LCD1602液晶显示屏,再将数值与事先设定的上限值对比,确认是否需要进一步的操作。

上限值的存储通过AT24C02来进行,该器件能够实现掉电存储功能,温度和湿度的上限值都可以由键盘按钮上下更改。

若所测量的数值超过上限,则蜂鸣器报警启动,LED 灯根据情况发出红色或黄色实时反映信息,当检测温湿度值超过阈值即设定值,将会驱动继电器工作,继电器吸合,使除湿风扇工作,以达到自动除湿的目的,最终实现对房间温湿度的检测、传输、报警及处理的功能,安全简单且成本低。

关键词:传感器;温湿度;智能控制;STC89C51中图分类号:TP273
文献标识码:A
文章编号:2096-2118(2020)03-0064-04
Design of Room Automatic Dehumidification System based on STC89C51Single Chip Microcomputer
SUN Wei ，WEI Liming
（School of Electrical and Computer ，Jilin Jianzhu University ，Changchun Jilin
130118，China ）
Abstract ：In this paper ，STC89C51microcontroller is used as the main unit of the whole system.DHT11tempera -
ture and humidity sensor is used to detect and control the temperature and humidity of room air environment syn -chronously and in real time.The collected value is transferred to LCD1602liquid crystal display screen ，and then the value is compared with the predetermined upper limit value to confirm whether further operation is needed.The upper limit value is stored by AT24C02，which can realize the power off storage function ，and the upper limit values of temperature and humidity can be changed up and down by keyboard button.If the measured value ex -
ceeds the upper limit ，the buzzer alarm starts ，and the LED lamp is based on the The situation sends out the red or yellow real -time reflection information,when the detection temperature and humidity value exceeds the threshold value ，will drive the relay to work ，the relay absorbs ，causes the dehumidification fan to work ，has
achieved the automatic dehumidification goal ，finally realizes the room temperature and humidity detection ，the
transmission ，the alarm and the processing function ，the safety is simple and the cost is low.
Keywords ：sensor ；temperature and humidity ；intelligent control ；STC89C51
图2单片机晶振电路图
图3单片机复位电路图
图4DHT11电路原理图
图51602显示模块
图1系统设计框图
感器DHT11对房间内的温湿度进行实时采集，再将所得信息内容通过单片机传递给液晶显示模块LCD1602，内容为当前房间温度、湿度的数值和事先设定好的上限值，温湿度的上限值可以用加减键盘调控，并储存在能够实现断电保存的外部EEPROM (AT24C02)中。

超过上限值，STC89C51单片机的P1.3口、P1.5口、P1.6口高电平变为低电平，所对应电路会由PNP 三极管促发、导通。

同时会有对应的LED
彩灯报警，以及蜂鸣器报警，当检测的房间湿度大于事先设定的上限时，继电器常开端外接的除湿风扇工作。

已达到自动房间除湿的要求[4-5]。

系统设计如图1所示。

2
系统硬件设计
2.1
主控模块设计
本部分的设计涵盖了晶振电路、复位电路，除此还有单片机，当在其外部接入晶振时，则可以发送出脉冲信号，图2中C2，C3主要起到使工作频率更加稳定，并快速恢复振荡的作用，其数值一般定为30pF 。

单片机晶振电路图如图2所示。

按键启动时，电容释放电量，在电阻的两端能够释放出很高的电压数值，继而RST 能够转换为高电平，然后系统则再次自动重新恢复到原始模式。

单片机复位电路图如图3所示[6]。

2.2
温湿度模块设计
温湿度传感器选用DHT11，其反应速度快且能够起到防止其他因素干扰的特点，图4中P2.0口为数据口，接收传感器采集到的数据，DATA 的作用为保持与微处理器信息同步。

采集数据信息时，DHT11先发送接收到命令的信号，再开始进行一次温湿度数值信息采集，最后再重新转换成低速模式，静候再一次命令的传达[7]。

DHT11电路原理图如图4所示。

2.3
LCD 液晶显示模块设计
对于采集到的温湿度数值，LCD 模块能够直接
的显示出来，本次设计中选用显示器1602，通过电压对显示的界面进行控制，并且最高可以在同一时间内呈现32个字符。

1602显示模块如图5所示。

S
T C 89C 51单片机
DHT11温湿度传感器
键盘输入
外部EEPROM
LCD1602显示
过阈报警
除湿风扇
GND
30pF
30pF
12M
C2C3Y1
18
1920
GND
10uF
+5V
10K
R2C1
+
GND
+5V
R510K
4321
DATA
GND
+5V
R91.5K
123456789
10111213141516
GND
R1010K
P27P26P25P00P01P02P03P04P05P06P07
图8主程序流程图
图6继电器控制电路图
图7蜂鸣器工作原理图
2.4
继电器模块设计
继电器一般分为高压和低压2种电路，作用则
分别在工作时使用或在控制时使用，若对房间温湿度测量的数值高过事先设定的上限值时，三极管导通，电平由高变至低。

继电器控制电路如图6所示。

2.5
报警模块设计
报警模块选用蜂鸣器报警，一般选用三极管作
为放大电路进行控制，防止I/O 接口不能够直接工作，图7中Q1的作用相当于开关，蜂鸣器用于发出警报，电阻R4用于改善蜂鸣器电流所造成的影响，防止干扰整个电路。

蜂鸣器工作原理如图7所示。

3系统软件设计
在程序设计中，第1步先将模块接口各个数值
设置为默认状态，恢复成初始化，然后采集温湿度数据信息，并发送至显示模块。

若采集到的数值超过事先设置的上限，则LED 灯发光，蜂鸣器报警[8-10]。

本次系统设计的报警电路包括P1.3口与蜂鸣器连接、P1.5口，P1.6口分别与继电器1,2电路相连，其中继电器1电路含有红色LED ，继电器2电路含有黄色LED 与风扇。

在测量温度数值时，超过限定值，P1.5口由高电平转变成低电平，红色的
LED 发光，同理若湿度超出上限值，P1.6口电平降
低，黄色的LED 发光，风扇进行除湿工作，同时蜂鸣器报警。

主流程如图8所示。

4电路调试与实物展示
在完成编写程序之后，设置相应接口对其进行
供电，在LCD1602显示出相关数值时，观察对应温湿度的变化，并与设定的温湿度数值进行比较。

若温度或湿度没有超过设定值，可以用手盖住传感器及对传感器喷少许水等措施使数值超过上限，用来检验LED 灯、蜂鸣器及风扇转动情况是否正常。

经实验证实，能够简单实现对温湿度的检测及控制，最终可以对房间进行除湿。

当传感器采集到的室内温度或湿度超过处理
器STC89C51设定的阈值时，此时便会根据处理器判断的结果触发报警，当室内温度过高时，会引发红灯闪烁并附带蜂鸣器报警，此时处理器通过继电器使排气扇正向转动，将室内热空气排出进而降低室内温度；当室内温度低于室温时，会导致系统发出黄灯闪烁并附带蜂鸣器报警，此时处理器通过继电器使排气扇逆向转动，并将温控器断开，执行器降温，进而令暖气膨胀装置收缩，阀门打开，向室内供暖，直至温、湿度回归正常范围。

由此实现对房间温湿度进行控制，达到除湿的目的。

温湿度超限实物图分别见图9~图10。

孙威,魏立明:基于STC89C51单片机的房间自动除湿系统设计
GND
D1
IN4007
321
+5V
Q69012
J4CON3
R171K
Kj
VCC
SW
SPST
LS1
SPEAKER Q1
9012
R42.2K
ALAM
b
温湿度数值测量
开始
初始化
延时
高于设定温度值
高于设定湿度值
否否是
是
红灯亮，蜂鸣器报警黄灯亮，蜂鸣器报警
结束
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编辑:付强
(上接第63页)图9温度超限实物图图10湿度超限实物图
5结论
本次系统主要针对房间自动除湿、改善房间质量及提高舒适度而设计，整个系统选用STC89C51为控制核心，仿真测试则选用Keil uVision4和Pro-
teus，最终对实物进行调试与完善，通过监控终端来实现对房间温湿度的监测，实验表明本系统可以准确感知室内的温湿度，并对室内环境的变化做出预警，在室内监测方面有一定的推广价值。

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编辑:于
璐。