基于单片机的温湿度自动控制系统

电子信息工程专业课程设计任务书

题目：基于单片机的温湿度自动控制系统设计

设计内容

设计一个由8052MCU组成的温湿度采集及自动控制系统。能够测量温湿度并显示；可以设置温湿度上下限范围，当超过此设置温湿度时自动调节温湿度；超过温湿度极限时要有报警功能。通过这个过程熟悉温湿度传感器、RS232和七段数码管的使用，掌握51系列单片机控制和测试方法。设计以STC89C52单片机为核心，对电压信号首先进行比例调节以满足A/D的需要；用LCD显示测量得到的温湿度值；设计通信接口电路以实现测量数据的传送。完成基本要求，可以适当发挥进行扩展设计。

1.液晶显示：年月日时分秒；

2.键盘输入：修改温湿度报警上下限；

设计步骤

一、总体方案设计

以51系列MCU构成核心模块，合理分配存储器资源和I/O资源。温度采集模块建议采用SHT11，或采用Pt100再经模数转换；显示模块用LCD1602可满足需要；报警模块可采用声光等形式；输入模块可选用矩阵式键盘或键盘驱动芯片；可选用8255进行I/O扩展。

二、硬件选型工作

对于每一个芯片要有具体型号，对每个分立元件要给出其参数。

三、硬件的设计和实现

1.选择计算机机型（采用51内核的单片机）；

2.设计支持计算机工作的外围电路（EPROM、RAM、I/O端口、键盘、显示接口电路等）；

3.接口电路；

4.其它相关电路的设计或方案（电源、通信等）

四、软件设计

1.分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块；

2.编写相关子程序；

3.其它程序模块(显示与键盘等处理程序)。

五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图（A3幅面）。

目录

一、设计要求 (1)

二、设计目的 (1)

三、设计方案的选择论证 (2)

四、设计的具体实现 (4)

1、硬件电路的设计 (4)

1.1主控制电路设计 (4)

1.2传感器电路设计 (5)

1.3显示电路设计 (7)

1.4电源电路设计 (10)

1.5串口电路设计 (12)

1.6报警电路设计 (14)

2、软件设计 (14)

2.1软件设计流程图 (14)

2.2软件设计程序 (16)

五、总结与心得.......................................错误！未定义书签。

六、附录 (25)

七、参考文献...........................................错误！未定义书签。

基于单片机的温湿度自动控制系统的设计

报告

一、设计要求

设计一个基于单片机的温湿度自动控制系统，具体功能要求如下：

1、具有温湿度采集功能；

2、对数据实时处理并能够显示；

3、当温度或湿度高于（低于）设定值时能够自动调节；

4、超限报警电路，当环境温度或湿度高于（低于）极限值时，系统能够发出声光报警，提示工作人员进行相应的应急处理；

5、自动断电功能，当环境温度或湿度高于（低于）极限值时，系统能够自动切断电源；

6、当检测电路电压低即供电不足时，电路发出报警，提示工作人员对检测电路电源进行更换。

二、设计目的

1、掌握用温湿度传感器SHT11和STC89C52单片机来设计高精度的温湿度检测及自动控制系统；

2、提出系统设计方案，包括电路原理图和流程图以及程序；

3、掌握温湿度检测系统的系统调试，实现要求的检测及控制方式；

4、掌握系统调试方法，实现检测及控制要求；

5、提高查阅文献与论文撰写的能力。

三、设计方案的选择论证

随着人们对生活质量的要求显著提高，对美丽的植被和花卉的需求量也急剧上升，这对以种植植被为生计的园林工人是一个机遇，同时也对传统的手工植被种植是一个挑战，而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有重要的意义。

方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。采用HOS-201湿敏传感器。HOS-201湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的工作电压为交流1V以下，频率为50HZ-1KHZ，测量湿度范围为0-100%RH工作温度范围为0-50℃，阻抗在75%RH-25℃时为1MΩ。这种传感器原是用于开关的传感器不能在宽频带范围内检测湿度。因此，主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平。然而这种传感器只限于一定范围内使用时具有良好的线性可有效地利用其线性特性。

方案二：采用SHT11温湿度传感器。SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款数字温湿度传感器芯片。该芯片广泛应用于暖通空调、汽车、消费电子、自动控制等领域。其主要特点如下：

高度集成，将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换和加热器等功能集成到一个芯片上；

提供二线数字串行接口SCK和DATA，接口简单，支持CRC传输校验，传输可靠性高；

测量精度可编程调节，内置A/D转换器（分辨率为8-12位，可以通过对芯片内部寄存器编程选择）；

测量精确度高，由于同时集成温湿度传感器，可以提供温度补偿的湿度

测量值和高质量的露点计算功能；

封装尺寸超小（7.62mm×5.08mm×2.5mm），测量和通信结束后，自动转入低功耗模式；

高可靠性采用CMOSens工艺，测量时可将感测头完全浸于水中。

综合这两种方案，从性能的比较，测量精度，市场的使用情况，以及该设计的可操作性方案二中的SHT11温湿度传感器都表现出它的优势，因此本设计采用方案二。

本次温湿度采集及自动控制系统就以STC89C52单片机为主体与SHT11等技术相结合实现高性能的环境温湿度测控。

利用STC89C52单片机在P3.4、P3.5口接温湿度控制电路；P1.5、P1.6口接温湿度传感器SHT11；P0口接LCD1602的D0~D7管脚；当温湿度不在范围内，P3.4、P3.5输出低电平，控制电路导通对其进行控制并在LCD显示。结构框图如1所示。

图1硬件电路框图

由单片机最小系统，外加数据采集模块、控制模块、显示模块及其报警部分构成温湿度检测和自动控制系统。