温湿度测控仪设计

第 1 页 共 21 页 室内温、湿度仪的设计

专业：计算机应用技术

摘要：

本系统以单片机和相应的芯片为核心，以多个温湿度传感器作为测量元件，温度传感器将采集到的温度值送入单片机中进行数据处理得到摄氏温度值；将湿度传感器接入多谐振荡器电路中，测量输出频率，根据频率与湿度的关系计算出相对湿度值，测量结果输出到液晶显示模块进行显示，自动将温、湿度值控制在设定值范围内，从而实现时时显示室内的温度和湿度，利用8051单片机内部的定时/计数器进行中断，配合软件延时实现时、分、秒的计时，通过功能键能够实现数据的存储、查询、上传功能，通过功能键实现外中断和定时中断等功能。

Abstract: The system with the single chip computer and corresponding chip as the core, with a

plurality of temperature and humidity sensor as measuring element, a temperature sensor will be

collected temperature values into the microcontroller for performing data processing to get the Celsius

temperature value; the humidity sensor access multivibrator circuit, measuring the output frequency,

based on frequency and humidity relation to calculate relative humidity value, measured results of the

output to a liquid crystal display module for display, automatic temperature, humidity control in the

range of set value, thus always show that the indoor temperature and humidity, using 8051 SCM

internal timer / Counter interrupt, combined with software implementation, minutes, seconds

chronograph, through the function key to achieve data storage, query, upload function, through the

function key realization of external interrupt and timer interrupt function.

关键词：

温湿度、定时/计数器、数据、单片机

Keywords:Temperature and humidity、Timer / counter、Data、Microcontroller

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目 录

1绪论......................................................................... 3

引言 .......................................................................... 3

系统方案比较和论证 ............................................................ 3

温湿度传感器的选择 ........................................................................................................................................... 4

1.2.2 时钟芯片的选择 ...................................................................................................................................... 5

2 系统主要器件选型及依据 ...................................................... 6

2.1 单片机AT89C51............................................................. 6

时钟芯片DS1302................................................................ 7

温湿度传感器SHT10............................................................. 8

数码管驱动及键盘控制芯片CH451................................................. 9

3、系统的硬件设计 ............................................................ 10

时间日期显示设计 ............................................................. 11

3.2 数码管驱动及键盘控制 .................................................... 12

3.3 温、湿度测控模块 ......................................................... 13

4、系统软件设计 .............................................................. 13

4.1 LCD显示：............................................................... 15

时间初值输入： ............................................................... 15

外部中断设定： ............................................................... 17

定时器的中断： ............................................................... 17

温湿度测量： ................................................................. 18

5、工作总结: ................................................................. 19

附录A........................................................................ 21

石家庄信息工程职业技术学院09级计算机应用技术专业毕业论文

第 3 页 共 21 页 1绪论

改革开放以来，人们对生活质量要求显著提高，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种机遇，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着非常重大的意义。

目前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。

8051单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实例也很多。使用8051单片机能够实现温度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习、掌握、性价比高。

使用8051型单片机设计温度控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被的生长提供了更加适宜的环境

当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号懂得输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。

传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转化，一切准确的测量和控制都将无石家庄信息工程职业技术学院09级计算机应用技术专业毕业论文

第 4 页 共 21 页 法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量.

温湿度传感器的选择

方案一：采用热电阻温度传感器和CHR-01湿敏电阻。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。

铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯、复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200——650℃，百度电阻比W（100）=1.3850时，R0为100Ω和10Ω，其允许的测量误差A级为±℃），B级为±℃）。

铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50——180℃测温。

CHR-01湿敏电阻适用于阻抗型高分子湿敏传感器，它的工作电压为交流1V，频率为50Hz——2KHz，测量湿度范围为20%——90%RH，测量精度±5%，工作温度范围为0——+85℃，最高使用温度为120℃，阻抗在60%RH（25℃）时为30（21——40.5）KΩ。采用555时基或RC振荡电路，将湿度传感器等效为阻抗值，测量振荡频率输出，振荡频率在1KHz左右。

方案二：采用SHT10温湿度传感器芯片，SHT10是一款高度集成的温湿度传感器芯片 ， 提供标定的数字输出。它采用专利的CMOSens 技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与 14 位的 A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接。因此，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、极高的性价比等优点。每个传感器芯片都在极为精确的湿度腔室中进行标定，镜面冷凝式湿度计为参照。校准系数以程序形式储存在 OTP内存中，在标定的过程中使用。两线制的串行接口与内部的电压调整，使外围系统集成变得快