多点温度和湿度控制系统的设计
多点温度和湿度控制系统的设计[20200128194506]
摘 要
在生产过程中最重的是安全，而决定安全的因素是温度、湿度。如何准确快速的知道、调节温湿度这是我们课题的主要研究。以AT89S51单片机为核心，依靠温度传感器和湿度传感器来检测空气的数据，经过转换后在液晶显示器上显示出来。晶振电路保证AT89S51单片机工作时的稳定性并有用复位电路和按键电路来对电路进行简单的控制。本设计主要实现了可以多点的检测温度并将温度数据转化为数字并将其显示出来，利用按键电路实现控制模式的转换和温度的监测点控制。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89S51单片机、温度传感器DS18B20、湿度传感器HS1100、液晶显示12864
一、引言 1
二、设计方案 1
三、硬件设计 4
（一）AT89S51主控电路 4
(二)湿度传感电路 4
（三）温度传感电路 5
（四）晶振电路 5
（五）复位电路 6
（六）键盘电路 7
(七)显示电路 8
（八）总电路 9
1、温度部分总电路 9
2、湿度部分总电路 10
四、软件设计 11
（一）主流程 11
（二）温湿度子流程 12
（三）按键子流程 13
（四）显示子流程 13
五、总结 14
参考文献 15
致 谢 16
附件 17
一、引言
温度、湿度是环境最基本的参数，在工业生产过程对温湿度的检测尤为重要，这是人生安全和产品质量的重要保证。因此研究温湿度的测量方法和装置的灵敏性变得尤为重要。测量空气含量的关键是温度传感器和湿度传感器，温湿度传感器的发展已经经历了三个发展阶段。目前，国际上新型温湿度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。多点温度及湿度控制系统正在快速的发展，市场上这类型的系统有很多，很多科学家也都对空气含量监测这方面做更深入的研究。这也充分的说明了它对人类生产、生活的重要性。而很多小的公司不会买一些太高端的太过昂贵的产品，这就要求要一种价格低廉、使用方便并且要求能够准确测量的温湿度检测器。本文设计的温湿度控制系统采用AT89S51、HS1100、DS18B20等芯片,实现了简单性、实用性、廉价性和应用广泛性。在使用时温湿度数据可以更快速、准确的将显示出来，同样本软件内部具有一定的下载和转换功能因此中间省去了很多操作。
二、设计方案
系统设计框图主要有AT89S51单片机、显示电路、温度传感电路、湿度传感电路、键盘电路、复位单路和晶振电路组成如图1所示。
图1 系统设计框图
1、AT89S51
AT89S51兼容标准MCS-51系统，它与AT89C51比主要增加了ISP下载功能、工作的最高频率是33MHZ、双数据指示器、电源关闭标识及加密算法。其余有关的特征与AT89C51基本相同。
引脚说明：
VCC：AT89S51 电源正端输入，接+5V。
GND：电源地端。
XTAL1：是单芯片系统时钟的反相放大器输入端。
XTAL2：是系统时钟的反相放大器输出端。
RESET：复位输入。
EA/Vpp：存取外部程序代码，低电平动作。
ALE：地址锁存器。因此AT89S51可以触发外部锁存器，既可以用来驱动周边晶片的时基输入。
PSEN：程序储存，当8051被设成为读取外部程序代码时，会输出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。
P0口：双向输出入端口，P0在当做I/O用时可以推动负载。
P2口：除了当做一般I/O端口使用外,也具有内部提升电路的双向I/O端口.
P1口：也是具有内部提升电路的双向I/O端口，同样地若将端口1的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。
P3口：是具有内部提升电路的双向I/O端口，还有特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能如表1。
表1 P3口的第二功能
端口引脚 第二功能
P3.0 RXD (串行输入口)
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 INT0(外部中断0)
P3.3 INT1（外部中断1）
P3.4 T0（定时器0）
P3.5 T1（定时器1）
P3.6 WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 RD（外部数据存储器都选通）
2、温度传感器DS18B20
DS18B20的特点：拥有独特的单线接口仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；多点能力使分布式温度监测应用的以简单化；可用数据线供电，电压范围：+3.0~ +5.5 V：不需要备份电源：测温范围：-55 ~+125 ℃，增量值为5℃：用户可自设定非易失性的报警上下限值：不需要外围原件。
DS18B20内部结构主要是：64位光刻ROM：温度传感器；非挥发的温度报警触发器TH和TL如表2；
DS18B20的管脚排列：64位光刻ROM是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址如图2所示。?
图2DS18B20的管脚排列
表2 DS18B20内部结构
名称 引脚功能描述
1 GND 地信号
2 DQ 数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。
3 VDD 可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。
3、湿度传感器
HS1101湿度传感器具有监测速度快、高精度和长期稳定性及体积小等特点，不需要校准的完全互换性。HS1101湿度传感器在电路中等效于一个电容器，从周围的空气中吸收水分，导致电容随所测空气的湿度增大而增大。当湿度过大或，增加时电容的值也将有所改变，误差根据本省的构造也不会太大在+/-2%。
如果将次电容放入555振荡电路中成反比电压并将电容的变化量转化频率信号。之后该信号被采集。
4、12864型号的LED
液晶显示器具有功耗低、体积小、质量轻、功耗小的特点。点阵字符型液晶显示器把 LCD控制器、点阵驱动器、字符存储器集成在一块印刷电路板上，构成便于应用的液晶模块。这类液晶模块不仅可以显示汉字、数字、字符，还可以显示各种图形符号以及自定义符号。灵活的接口方式和简单方便的操作指令，可以构成全中文的人际交换界面。因此得以广泛的运用。
12864显示器的特性：
1、地电源电压：+3.0 ～ +5.5V
2、显示分辨率：128×64点
3、2MHZ时钟频率
4、串行、并口选口
5、工作温度： 0℃～+55℃，存储温度：-20℃ ～+60 ℃
三、硬件设计
（一）AT89S51主控电路
单片机控制系统的的核心部件是AT89S51，它性能的决定系统功能的好坏，它主要处理信号例如：复位电路、温度传感电路、湿度传感电路、显示电路、晶振电路。温度、湿度电源所需的都是+5V。按键开关、晶振电路和复位电路从分显示了在程序运行是作用如图3所示。
图3 AT89S51主控电路
(二)湿度传感电路
HS1100/HS1101电容传感器，在电路中等效于一个电容器，它的电容量随着所测空气湿度的增大而增大。电容的变化量要准确地转变为计算机易于接受的信号的方法有两个：一是将湿敏电容放在运放与阻容组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经过整流、直流放大、再经过A/D转换为数字信号；另一种方法是将该湿敏电容置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之成反比的电压频率信号，计算机可直接采集到如图4所示。
摘 要
在生产过程中最重的是安全，而决定安全的因素是温度、湿度。如何准确快速的知道、调节温湿度这是我们课题的主要研究。以AT89S51单片机为核心，依靠温度传感器和湿度传感器来检测空气的数据，经过转换后在液晶显示器上显示出来。晶振电路保证AT89S51单片机工作时的稳定性并有用复位电路和按键电路来对电路进行简单的控制。本设计主要实现了可以多点的检测温度并将温度数据转化为数字并将其显示出来，利用按键电路实现控制模式的转换和温度的监测点控制。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89S51单片机、温度传感器DS18B20、湿度传感器HS1100、液晶显示12864
一、引言 1
二、设计方案 1
三、硬件设计 4
（一）AT89S51主控电路 4
(二)湿度传感电路 4
（三）温度传感电路 5
（四）晶振电路 5
（五）复位电路 6
（六）键盘电路 7
(七)显示电路 8
（八）总电路 9
1、温度部分总电路 9
2、湿度部分总电路 10
四、软件设计 11
（一）主流程 11
（二）温湿度子流程 12
（三）按键子流程 13
（四）显示子流程 13
五、总结 14
参考文献 15
致 谢 16
附件 17
一、引言
温度、湿度是环境最基本的参数，在工业生产过程对温湿度的检测尤为重要，这是人生安全和产品质量的重要保证。因此研究温湿度的测量方法和装置的灵敏性变得尤为重要。测量空气含量的关键是温度传感器和湿度传感器，温湿度传感器的发展已经经历了三个发展阶段。目前，国际上新型温湿度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。多点温度及湿度控制系统正在快速的发展，市场上这类型的系统有很多，很多科学家也都对空气含量监测这方面做更深入的研究。这也充分的说明了它对人类生产、生活的重要性。而很多小的公司不会买一些太高端的太过昂贵的产品，这就要求要一种价格低廉、使用方便并且要求能够准确测量的温湿度检测器。本文设计的温湿度控制系统采用AT89S51、HS1100、DS18B20等芯片,实现了简单性、实用性、廉价性和应用广泛性。在使用时温湿度数据可以更快速、准确的将显示出来，同样本软件内部具有一定的下载和转换功能因此中间省去了很多操作。
二、设计方案
系统设计框图主要有AT89S51单片机、显示电路、温度传感电路、湿度传感电路、键盘电路、复位单路和晶振电路组成如图1所示。
图1 系统设计框图
1、AT89S51
AT89S51兼容标准MCS-51系统，它与AT89C51比主要增加了ISP下载功能、工作的最高频率是33MHZ、双数据指示器、电源关闭标识及加密算法。其余有关的特征与AT89C51基本相同。
引脚说明：
VCC：AT89S51 电源正端输入，接+5V。
GND：电源地端。
XTAL1：是单芯片系统时钟的反相放大器输入端。
XTAL2：是系统时钟的反相放大器输出端。
RESET：复位输入。
EA/Vpp：存取外部程序代码，低电平动作。
ALE：地址锁存器。因此AT89S51可以触发外部锁存器，既可以用来驱动周边晶片的时基输入。
PSEN：程序储存，当8051被设成为读取外部程序代码时，会输出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。
P0口：双向输出入端口，P0在当做I/O用时可以推动负载。
P2口：除了当做一般I/O端口使用外,也具有内部提升电路的双向I/O端口.
P1口：也是具有内部提升电路的双向I/O端口，同样地若将端口1的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。
P3口：是具有内部提升电路的双向I/O端口，还有特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能如表1。
表1 P3口的第二功能
端口引脚 第二功能
P3.0 RXD (串行输入口)
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 INT0(外部中断0)
P3.3 INT1（外部中断1）
P3.4 T0（定时器0）
P3.5 T1（定时器1）
P3.6 WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 RD（外部数据存储器都选通）
2、温度传感器DS18B20
DS18B20的特点：拥有独特的单线接口仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；多点能力使分布式温度监测应用的以简单化；可用数据线供电，电压范围：+3.0~ +5.5 V：不需要备份电源：测温范围：-55 ~+125 ℃，增量值为5℃：用户可自设定非易失性的报警上下限值：不需要外围原件。
DS18B20内部结构主要是：64位光刻ROM：温度传感器；非挥发的温度报警触发器TH和TL如表2；
DS18B20的管脚排列：64位光刻ROM是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址如图2所示。?
图2DS18B20的管脚排列
表2 DS18B20内部结构
名称 引脚功能描述
1 GND 地信号
2 DQ 数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。
3 VDD 可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。
3、湿度传感器
HS1101湿度传感器具有监测速度快、高精度和长期稳定性及体积小等特点，不需要校准的完全互换性。HS1101湿度传感器在电路中等效于一个电容器，从周围的空气中吸收水分，导致电容随所测空气的湿度增大而增大。当湿度过大或，增加时电容的值也将有所改变，误差根据本省的构造也不会太大在+/-2%。
如果将次电容放入555振荡电路中成反比电压并将电容的变化量转化频率信号。之后该信号被采集。
4、12864型号的LED
液晶显示器具有功耗低、体积小、质量轻、功耗小的特点。点阵字符型液晶显示器把 LCD控制器、点阵驱动器、字符存储器集成在一块印刷电路板上，构成便于应用的液晶模块。这类液晶模块不仅可以显示汉字、数字、字符，还可以显示各种图形符号以及自定义符号。灵活的接口方式和简单方便的操作指令，可以构成全中文的人际交换界面。因此得以广泛的运用。
12864显示器的特性：
1、地电源电压：+3.0 ～ +5.5V
2、显示分辨率：128×64点
3、2MHZ时钟频率
4、串行、并口选口
5、工作温度： 0℃～+55℃，存储温度：-20℃ ～+60 ℃
三、硬件设计
（一）AT89S51主控电路
单片机控制系统的的核心部件是AT89S51，它性能的决定系统功能的好坏，它主要处理信号例如：复位电路、温度传感电路、湿度传感电路、显示电路、晶振电路。温度、湿度电源所需的都是+5V。按键开关、晶振电路和复位电路从分显示了在程序运行是作用如图3所示。
图3 AT89S51主控电路
(二)湿度传感电路
HS1100/HS1101电容传感器，在电路中等效于一个电容器，它的电容量随着所测空气湿度的增大而增大。电容的变化量要准确地转变为计算机易于接受的信号的方法有两个：一是将湿敏电容放在运放与阻容组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经过整流、直流放大、再经过A/D转换为数字信号；另一种方法是将该湿敏电容置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之成反比的电压频率信号，计算机可直接采集到如图4所示。
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