基于AT89S52单片机的温湿度检测系统设计

摘要

随着人们的生活及其生产水平的不断提高，对生活环境和生产环境的要求就显的尤为重要,温湿度的控制就是一个典型的例子，因此温湿度检测系统就是现代生产生活中应运而生的一种智能、快捷、方便可靠的检测系统，特别是在工业生产中如果检测得不准确就会发生许多的生产事故。如化工生产中对温度的检测不当就会导致生产效率的降低和产品质量的下降。而现在所使用的温湿度检测系统通常都是精度为1℃或0.1℃的水银、煤油或酒精温度计进行的温度检测和用传统的物理模拟量的方法进行的湿度检测。这些温湿度检测计的刻度间隔通常都很密，不容易准确分辨，读数困难，而且他们的热容量还比较大，达到热平衡所需的时间较长，因此很难读准，并且使用非常不方便。

要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本设计是以单片机（AT89C51）为核心，配合温度传感器（AD590）和湿度传感器(HIH-3610)，以及相关的外围电路组成的检测系统，可以接收所测环境的温度和湿度信号，检测人员可以通过数码管显示的数据，实时监控环境的温度和湿度情况。所有的测量操作都可以通过主机控制软件来实现，温度和湿度传感器得到的测量信号，经电路转换为电信号，然后通过一定的放大经过芯片TLC549AD转换送到单片机进行数据处理，经软件分析处理后送显示装置。

本系统包括系统硬件和软件设计,可靠性高，结构简单，实现了对温湿度的自动调节。系统还应用RS232与上位机相连接，可以设置自动记录

温度、湿度的相关的参数，也可以设置每隔一定的时间自动记录，可用在气象的观察方面。

关键词：AT89S52单片机，温度传感器，湿度传感器，AD转换，

LED显示

目录

第1章 概述 ................................................. 3

1.1课题的研究背景 ........................................ 3 1.2温湿度检测的发展状况以及存在的问题 .................... 3 1.3本课程设计的主要内容 .................................. 4 第2章 系统总体方案设计 ...................................... 6

2.1温度传感器 ............................................ 6

2.1.1 温度传感器主要特性 .............................. 6 2.1.2 AD590的工作原理 ................................ 6 2.1.3 电路设计 ......................................... 7 2.2湿度传感器 ............................................ 8

2.2.1 湿度传感器主要特性 .............................. 8 2.3 AD转换器 ........................................... 10

2.3.1 AD转换器主要特性 .............................. 10 2.3.2 TLC549工作原理 ................................ 11 2.4 单片机AT89S52 ....................................... 12

2.4.1 AT89S52主要特性 ............................... 12

第3章 系统的硬件设计和连接 ................................. 15

3.1 主控模块 ............................................ 15 3.2 现实模块 ............................................ 15 3.3 AD转换模块 .......................................... 16 3.4 温度和湿度模块 ...................................... 16

3.4.1 温度信号采集的设计 ............................. 16 3.4.2 湿度信号采集的设计 ............................. 17 3.5 继电器控制电路 ...................................... 17 3.6 TLC549与AT89S52的接口电路设计 ...................... 18 3.7 键盘设计 ............................................ 19 3.8 输出驱动的设计 ...................................... 19 3.9 与上位机相连电路的设计 .............................. 20 3.10 电源电路的设计 ..................................... 21 3.11 报警电路设计 ....................................... 21 第4章 系统软件方案的设计 ................................... 22

4.1 程序流程图 .......................................... 22

4.1.1 温湿度主程序流程图 ............................. 23 4.1.2 报警器流程图 ................................... 23 4.1.3 AD转换子程序流程图 .......................................................... 23 4.1.4 键盘中断流程图 ................................. 24 4.2 程度清单 ............................................ 24

4.2.1 温度采集初始化程序 ............................. 24 4.2.2 湿度采集初始化程序 ............................. 25 4.2.3 显示电路程序 ................................... 25 4.2.4 制交流蜂鸣器发声程序 ........................... 26 4.3 上位机软件设计 ...................................... 27

4.3.1 系统进入界面程序 ............................... 27 4.3.2 实时显示界面 ................................... 28 4.3.3 历史数据界面 ................................... 29

第5章 总结与展望........................................... 31 参考文献 ................................................... 32

第1章 概述

1.1课题的研究背景

工业生产中有些场合需要使用精密的机台设备，这些设备的精密度高、价格高，因此为了保证产品的质量及机台的使用寿命，对其环境的要求也很高，尤其的是对温度、湿度的控制。例如在我工作的生产发光二极管LED的工业现场，前面的两道工序固晶片和焊线要求的精度非常高，晶片必须固到碗杯的中心点，偏差不可超过15晶片的宽度，且对胶量的控制也有严格的要求，只有这道工序做好了，下一个工序焊线才会顺利，否则焊线将会出现很多异常，不仅会降低产量也会造成质量问题，因此要求每三个小时记录一次室内的温湿度，且要保证其温度在18℃--23℃之间，湿度不可超过60%。

随着信息产业的发展及工业化的进步,温度和湿度不仅仅表现在以上几个方面直接或间接影响着人类基本生活条件, 还表现在对工生物制品、医药卫生、科学研究、国防建设等方面的影响。针对以上情况，研制可靠且实用的温湿度控制器显得非常重要。常用温湿度传感器的非线性输出及一致性较差，使温湿度的测量方法和手段相对较复杂，且给电路的调试带来很大的困难。传统的温湿度测量多采用模拟小信号传感器，不仅信号调理电路复杂，且温湿度值的标定过程也极其复杂，并需要使用昂贵的标定

仪器设备。因此对于温湿度控制器的设计有着很大的现实生产意义。

本文设计的是基于单片机AT89S52的温湿度检测和控制系统，主要以广泛应用的AD590和HIH-3610作为温度和湿度的检测，该仪器具有测量精度高、硬件电路简单、并能很好的进行显示，可测试不同环境温湿度的特点。另外和控制电路相连，可以进行加湿电路和除湿电路的控制，使温度和湿度参数在预先设定的范围内，不需要人的直接参与。本系统还通过RS232和上位机相连，可以设置每隔一定的时间进行温度和湿度的采集，上传到上位机，以供查询。

1.2温湿度检测的发展状况以及存在的问题

传统的温度和湿度检测系统主要有以下几种：

（1）水汽压（e）：是水汽在大气总压力中的分压力。它表示了空气中水汽的绝对含量的大小，以毫巴为单位。

（2）相对湿度（rh）：湿空气中实际水汽压e与同温度下饱和水汽压E的百分比，相对湿度的大小能直接表示空气距离饱和的相对程度。空气完全干燥时，相对湿度为零。相对湿度越小，表示当时空气越干燥。当相对湿度接近于100%时，表示空气很潮湿，越接近于饱和。

（3）露点（或霜点）温度：指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。

（4）干湿球温度表：用一对并列装置的、形状完全相同的温度表，一支测气温，称干球温度表，另一支包有保持浸透蒸馏水的脱脂纱布，称湿球温度表。

（5）发湿度表（计）：利用脱脂人发（或牛的肠衣）具有空气潮湿时伸长，干燥时缩短的特性，制成毛发湿度表或湿度自记仪器，它的测湿精度较差，毛发湿度表通常在气温低于-10℃时使用。