基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

陳紹勇

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.27.022

摘 要：單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。對于單片機(jī)來說，溫度和濕度的控制極為重要，溫濕度的控制會(huì)對單片機(jī)的正常工作提供充足的保障。該文就單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研究意義、主要電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)做出了詳細(xì)論述，希望為我國此行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展做出些許貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī) 溫濕度控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

中圖分類號：TH811 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）09（c）-0022-02

溫濕度控制器是以先進(jìn)的單片機(jī)為控制核心，采用進(jìn)口高性能溫濕度傳感器，可同時(shí)對溫度、濕度信號進(jìn)行測量控制，并實(shí)現(xiàn)液晶數(shù)字顯示，還可通過按鍵對溫、濕度分別進(jìn)行上、下限設(shè)置和顯示，從而使儀表可以根據(jù)現(xiàn)場情況，自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇或加熱器，對被測環(huán)境的實(shí)際溫、濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)備。在大多數(shù)生產(chǎn)過程中，溫度和濕度是非常重要的參數(shù)?，F(xiàn)如今，隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，很多工業(yè)生產(chǎn)和制造設(shè)備都采用了全新的自動(dòng)化技術(shù)，想要在生產(chǎn)過程中使這些自動(dòng)化設(shè)備能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行，溫濕度的控制系統(tǒng)是必不可少的。可見，良好的溫濕度控制系統(tǒng)是設(shè)備能夠正常運(yùn)行的基本保障。

1 單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究意義

溫度和濕度無疑是最不容易控制的，可是現(xiàn)在很多的工廠都有嚴(yán)格規(guī)定的溫濕度指標(biāo)，在這種背景下，優(yōu)質(zhì)的溫濕度控制系統(tǒng)的使用是非常重要的。

在實(shí)際的生產(chǎn)過程和儲(chǔ)存過程中，溫濕度的控制直接影響著產(chǎn)品的品質(zhì)。為了保障更多的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的生產(chǎn)，必須要加強(qiáng)對于溫濕度的監(jiān)控，但是傳統(tǒng)的人工監(jiān)控方法又過于費(fèi)時(shí)和費(fèi)力，對于時(shí)機(jī)的把握也不是那么到位，經(jīng)常容易出現(xiàn)失誤。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，溫濕度檢測控制技術(shù)也越來越成熟，以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)的優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)出來。所以，從數(shù)字化的單片機(jī)技術(shù)入手，向著自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的方向不斷發(fā)展是當(dāng)前的首要任務(wù)。

2 單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)的主要電路

2.1 溫濕度控制系統(tǒng)的顯示電路

目前，溫濕度控制器顯示設(shè)備一般是LCD1602，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊。這種工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16×02即32個(gè)字符（16列2行）。一般是用3.3 V或者5 V特的工作電壓，并且對比度是可以調(diào)整的。其中包括了很多復(fù)位電路，可以提供很多控制指令，例如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能。

2.2 繼電器控制電路

繼電器是一種電控制器件，當(dāng)輸入量達(dá)到規(guī)定的數(shù)值以后，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器，具有很強(qiáng)大的控制性。溫濕度控制電路一般由4個(gè)繼電器組合而成，當(dāng)溫度達(dá)到一定強(qiáng)度的時(shí)候，指定的繼電器就會(huì)產(chǎn)生吸合作用來降低溫度。同理，4個(gè)繼電器分別對應(yīng)高溫，低溫，高濕度，低濕度等4種現(xiàn)象。

2.3 聲光報(bào)警器

聲光報(bào)警器，又被稱為聲光警號，可以同時(shí)發(fā)出聲、光兩種警示信號。一般設(shè)計(jì)采用的是LED紅綠燈，當(dāng)檢測到的數(shù)據(jù)超過規(guī)定數(shù)值，就會(huì)亮起紅燈，并且發(fā)出警示聲來提醒人們。工作電壓可定制，一般采用220 V電壓。聲光報(bào)警器可以讓工作人員更加及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行應(yīng)對，有效地降低了由于溫濕度帶來的不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

2.4 檢測電路

在設(shè)計(jì)過程中，一般采用溫濕度傳感器DHT11作為主要的檢測電路，DHT11是一款有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度傳感器。 精度濕度±5%RH，溫度±2℃，量程濕度20%～90%RH， 溫度0 ℃～50 ℃，并且采用了專用的溫濕度傳感器及數(shù)字模塊采集技術(shù)，是一款復(fù)合型傳感器，不需要額外的部件，超低能耗和超遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)系統(tǒng)使其具有優(yōu)良的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。

3 單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)一般分為兩大部分。

首先，介紹次程序和主程序，次程序主要包括定時(shí)器ER的中斷、數(shù)據(jù)的輸入和輸出，溫濕度規(guī)定數(shù)值的規(guī)定和檢測等等，屬于一個(gè)類似于輔助的程序。主程序，溫濕度控制系統(tǒng)的主程序也被稱為主函數(shù)，在給主函數(shù)充電后，主函數(shù)可以啟動(dòng)溫濕度檢測電路，通過檢測來收集數(shù)據(jù)，通過單片機(jī)來對這些數(shù)據(jù)進(jìn)接收和處理，之后再向LCD1602液晶顯示器傳輸并且顯示出來加以判斷。如果溫濕度不符合要求，對應(yīng)的繼電器就會(huì)通過吸合反應(yīng)來達(dá)成降低溫度、降低濕度或者升溫等目的，反之如果溫濕度沒有超過規(guī)定的數(shù)值，那么再進(jìn)行下一步檢測。通過對子函數(shù)進(jìn)行采集，可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)采樣和及時(shí)有效的處理，采用LCD1602來調(diào)控函數(shù)主要是對溫濕度當(dāng)中的LCD顯示加以控制。

其次，此系統(tǒng)中斷與子程序調(diào)用的設(shè)計(jì)過程中，要對程序進(jìn)行初始化處理，然后將脈沖方式的中斷信號輸向外部中斷源，將中斷源進(jìn)行中斷，再進(jìn)行相關(guān)地址的更改，促進(jìn)信號轉(zhuǎn)換硬件的順利使用。經(jīng)過一系列的信號轉(zhuǎn)換，將最終的數(shù)字信號儲(chǔ)存在緩沖區(qū)域內(nèi)。

4 結(jié)語

隨著世界科技的不斷進(jìn)步，單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展上發(fā)揮著越來越重要的作用。該次設(shè)計(jì)所采用的單片機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中最常用的集成芯片，具有體積小、重量輕、廉價(jià)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。為了讓經(jīng)濟(jì)更好更快地發(fā)展，企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品的過程中必須采用單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)，這樣不但可以加快產(chǎn)品的生產(chǎn)速度，同樣也可以提升產(chǎn)品的品質(zhì)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要結(jié)合實(shí)際，根據(jù)企業(yè)需要來設(shè)計(jì)合適的單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)，提升企業(yè)的核心競爭力，推動(dòng)國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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