溫濕度顯示報警系統(tǒng)的設(shè)計

江珊珊

摘要：文章首先對研究背景進行了概述，在此基礎(chǔ)上介紹了溫濕度傳感器報警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，分析了溫度采集的控制系統(tǒng)，最后提出了設(shè)計思路和軟件環(huán)境，進行了仿真與調(diào)試，并對未來進行了展望。

關(guān)鍵詞：STC89C52單片機；DSl8820；顯示電路

在實際環(huán)境下溫度是用來表達物體的冷水平或者熱量水平的物理度量單位，從細微的方面來說是指物體的分子熱量活動的猛烈程度；濕度則指空氣干燥程度的度量單位，即溫度恒定的時候，一個單位內(nèi)的空氣中氣水占比多少。在人類生活中，所有的運動都與溫濕度息息相關(guān)，無論是日常生活還是工業(yè)生產(chǎn)都是最基本的參數(shù)。例如在機械制造、塑料化工、電子器件加工等，各行各業(yè)的生產(chǎn)都需要關(guān)注溫濕度，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。溫度與濕度是衡量情況的一個首要目標，它們之間有著密不可分的關(guān)系。20世紀末到2l世紀初，在短短的20年間人們的物質(zhì)水平得到了極大的提高，隨之而來的則是各種污染，人們渴望改變當前惡劣的居住環(huán)境，因為不適宜的溫濕度會對人體產(chǎn)生傷害。假如室內(nèi)溫濕度過高，人就比較難散發(fā)出熱量。同樣，太低會讓空氣不夠濕潤，使人的吸吐空氣變得不舒服。最近幾年智能化得到了飛速的發(fā)展，不僅僅服務(wù)于軍事，也很好地服務(wù)了.人們的生活，改變著人們的生活方式。空氣的溫濕度不僅影響人體而且影響貨物的放置。例如：伴隨現(xiàn)代人逐漸步入小康社會，人們越來越喜愛反時節(jié)的一些食物，推動了冷庫的快速發(fā)展，冷庫內(nèi)物品的存放只有在適宜的溫濕度下質(zhì)量才能夠得到最良好的保障。智能化成為倉庫檢測溫濕度的實時變化的保障。

1溫濕度傳感器報警系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

伴隨著當代集成電子、計算機、通信等科技的迅猛發(fā)展，傳感器變得更加數(shù)字化、集成化，節(jié)省了很多資金，精度、準確性迅速提升，并且能夠?qū)崟r對數(shù)據(jù)進行分析及處理，能夠最快速地解決問題，減少損失等。同時，由于科技的快速發(fā)展，人們對事物的探索、驗證能力得到了飛速的提升，許多研究項目進入人們的視野。其中，溫濕度傳感器的研發(fā)不僅僅受到國內(nèi)研發(fā)人員的關(guān)注，也受到國內(nèi)外的高度重視，很多政府和公司投入了大量的人力、物力和財力。比如美國的“國家納米科技”，還有AD，Sensiron等有名的芯片制造商。其中的典型產(chǎn)品包括SHT7X/SHT1X，MAX6625/6626溫濕度傳感器。這些傳感器全都能用數(shù)字化方式直接計算測量，誤差小，抗擾力強，計算的數(shù)值能夠遠程傳送。近幾年，溫濕度監(jiān)測報警系統(tǒng)研發(fā)得到了迅速發(fā)展。市面上的測控技術(shù)、PLC技術(shù)、自動化技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、傳感器技術(shù)以及數(shù)字信息技術(shù)都為溫濕度測試報警體系的研制提供了卓越的條件。在智能化、集成化的前提下溫度傳感器和濕度傳感器正向多參數(shù)檢測方向發(fā)展，使溫濕度的設(shè)定、顯示更加直觀，提高了準確度。由于智能化的科技水平越來越高，也使溫濕度監(jiān)測的集成化功能不斷提高。傳統(tǒng)的簡單數(shù)據(jù)收集體系已經(jīng)慢慢地被當代溫濕度檢測報警系統(tǒng)代替了。這個體系在紡織工業(yè)、冶金業(yè)、化工也等一系列領(lǐng)域內(nèi)擁有廣泛的使用。

2研究內(nèi)容

本課題主要研究溫度采集的控制系統(tǒng)，溫度采集控制在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)非常重要。溫度實時測量及其控制溫度實時測量的系統(tǒng)在這一次設(shè)計中的單片機STC89C52中實現(xiàn)。所采集溫度的高低在數(shù)碼管上實時顯示，是單片機STC89C52根據(jù)溫度傳感器DSl8820所測量的溫度的高低。溫度被監(jiān)控，數(shù)字數(shù)碼管會將所有溫度數(shù)據(jù)都顯示出來。系統(tǒng)可以根據(jù)時鐘存儲相關(guān)的數(shù)據(jù)。

3設(shè)計思路

一個好的設(shè)計思路，能夠讓設(shè)計更為簡便，本文的設(shè)計思路如下：

以單片機ATB9C5l為中心研發(fā)一個溫濕度報警系統(tǒng)，而調(diào)控當前物體溫度和濕度的顯示功能就是將單片機的P1口的少許端口進行一系列的研發(fā)控制才能實現(xiàn)，這樣溫濕度的顯示報警便可以以這樣的形式實現(xiàn)這個功能，如何賦值以掌控1602的顯示，便需要設(shè)置一個溫度和濕度的限度的系統(tǒng)，當?shù)竭_這個限度之后讓LED燈閃亮便可達到這個效果，讓ED1602液晶顯示屏接入單片機一個串口上便可賦予數(shù)值顯示。所以，單片機最小系統(tǒng)、顯示、溫濕度數(shù)據(jù)采集、報警這4個部分便是全部設(shè)計的基本。

方案選擇：用軟件和硬件互相貫串的方法，將AT89C51單片機的I/O口運用進來，研發(fā)一個單片機編寫程序，是單片機的設(shè)計電路。

設(shè)計流程：用PROTEUS進行電路的仿真，接著用源代碼，源代碼由KELI軟件編寫程序而來，再將兩者連接好，進行在線仿真，溫濕度顯示報警系統(tǒng)的設(shè)計便是照上述步驟完成。

Proteus軟件：Proteus軟件在中國早就得到了推廣。當前，這個軟件得到很多熱愛單片機或者做單片機相關(guān)工作的人員極大的歡迎。這款軟件稱為EDA實用工具軟件，是一個名為LabcenterElectronics的英國公司設(shè)計研發(fā)的，仿真單片機和外圍器件都能夠完成，并有著眾多EDA實用工具軟件的仿真能力。當前最為頂級的一款用于仿真單片機和外圍器件便是這一個軟件工具了。

Keil C51軟件：有一款名為“5l系列兼容單片機c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)”，和匯編語言相比，在性能、構(gòu)造、讀寫能力、可維護性上都有很大優(yōu)勢，所以很容易學會，這款開發(fā)系統(tǒng)是由Keil Software公司設(shè)計研發(fā)的。

AT89C5l單片機最小系統(tǒng)：是一種十分高效率的微控制器。關(guān)于這個控制器，本文選用由ATMEL公司研制出來的單片機，即AT89C51，其功能是能夠提高許多嵌入式控制系統(tǒng)的靈活性，并降低成本效益。這個單片機用的是工業(yè)尺度的一種儲存技術(shù)制造出來的。作為單一的芯片，包括閃存和一個擁有多功能的8位CPU。同時，AT89C51可以用來編程，同時具有可擦除重復1000次的超強功能。

LED1602顯示系統(tǒng)：液晶顯示器的功能非常多，在這個系統(tǒng)中的功能是能夠完美地顯示數(shù)字系統(tǒng)的畫面或者顯示字符的運行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，而液晶LCD顯示器、CRT顯示器等是常用的顯示器。這幾個顯示器中，LCD顯示器是大家用得最多的一個。液晶顯示屏在平日的生活中見得很頻繁。單片機中，有發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器的輸出方式，都很簡單易懂。使用品液顯示器在單片機系統(tǒng)包括幾個益處：顯示質(zhì)量高，數(shù)字式接口，體積小，重量輕，功耗低。因為液晶失去固態(tài)物質(zhì)的剛性，卻獲得了液體的易流動性的特性，只要控制液晶的電壓然后通電就可以讓圖形顯現(xiàn)出來。液晶顯示器十分輕薄，能夠用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動，能全彩顯現(xiàn)，很多工具都用了液晶。液晶屏有段式、字符式、點陣式等。還有黑白顯示、多灰度有彩色顯示等。另一種區(qū)分方法就是根據(jù)驅(qū)動分為靜態(tài)驅(qū)動（Static）、單純矩陣驅(qū)動（Simple Matrix）和主動矩陣驅(qū)動（Active Matrix）。

SHT1傳感器：這款產(chǎn)品可以將溫度和濕度的物理量完美、準確地測量出來，反應(yīng)非?？?，抗擾本領(lǐng)很強大，消耗的能源也非常低，而且很實惠。它的界面是全新的Windows系統(tǒng)，所以上手非?？?。同時，它提供的庫函數(shù)十分多，集成開發(fā)調(diào)試的功能更是十分強大。而且，最為重要的一點是，該軟件生成目的代碼的速度非?？?，緊湊，簡單，多數(shù)語句生成的匯編代碼都是如此。

4實驗?zāi)康暮驮?/p>

完成實驗的具體要求：（1）用SHT10傳感器。（2）溫濕度的顯示數(shù)據(jù)精確至0.1。（3）當這些數(shù)據(jù)沒有滿足溫度和濕度所要求的幾個目標時，需要二極管顯示紅燈，即報警，提醒使用者錯誤。第一步：讀入數(shù)據(jù)，即將數(shù)據(jù)顯示至1602上，首先需要用單片機接收到STH10的數(shù)據(jù)，然后便可顯示。第二步：調(diào)節(jié)軟件上的數(shù)據(jù)。

5系統(tǒng)仿真結(jié)果和展望

可以明顯看出，傳感器到達一定范圍時會亮燈，濕度不同時指示燈是不同的。但是指示燈也不是萬能的，機器也會有故障的時候，所以實際參數(shù)應(yīng)該依情況而定，如果是綠燈就表示正常情況，但是如果超過一定范圍指示燈就會報警，防止出現(xiàn)意外，可以一目了然地將系統(tǒng)仿真以及顯示結(jié)果表達出來。至于顯示結(jié)果通過上述設(shè)計可以由液晶顯示屏完美地顯示出來。在硬件設(shè)計時，考慮到原器件的局限性，在硬件電路的設(shè)計過程中盡量使器件的連接更加合理、清晰、美觀。同時，也增加了對仿真軟件的使用，例如Protues等。在軟硬件的融合之間，熟悉了主要芯片AT89C51的許多特性，設(shè)計完成了所需要的要求，可以完美地測試出物體或室內(nèi)外的溫濕度的物理量。