检测与仪表化工自动化及仪表,2010,37(7):66～69ControlandInstrumentsinChemicalIndustry基于单片机AT89S51的温湿度控制仪薛玲a,孙曼a,张志会b,夏莉丽a,魏希文a(四川大学a.电气信息学院;b.制造科学与工程学院,成都610065)摘要:在对国内外同类产品分析研究的基础上,作者设计了一种基于单片机控制的温湿度控制仪,从硬件和软件两方面设计并实现了对温湿度的精确控制,该控制系统主要采用AT89S51、LED显示器、SHT11等芯片,并对其组成以及硬件电路进行了详细的介绍,阐述了温湿度控制系统的工作原理以及设计方法。最后通过系统软硬件联机调试,实现了温湿度信号检测与控制,达到了预期要求。关键词:温湿度控制;单片机;SHT11:TP273文献标识码:A:1000-3932(2010)07-0066-041引言温、湿度控制广泛应用于人们的生产和生活中,人们通常使用温度计、湿度计来采集温度和湿度,通过人工加热、加湿、通风和降温设备来控制温湿度,这样不但控制精度低、实时性差,而且操作人员的劳动强度大。即使有些用户采用半导体二极管作为温度传感器,但由于其互换性差,效果也不理想[1]。在某些行业中对温湿度的要求较高,由于温度过高或过低引起的元器件失效或由于环境湿度过高而引起的事故时有发生,对系统的可靠运行造成影响,甚至危及到系统局部及操作人员的安全。所以实施对温度的监控也日显重要。针对这一情况,作者结合微电子技术和AT89系列单片机技术研制了一种稳定性高、成本低的温湿度控制仪[2]。2系统组成及工作原理这种基于单片机控制的温湿度控制仪的控制系统工作原理如图1所示。该温度控制仪的控制系统不以PC上位机作为数据处理器,而是直接以单片机作为其控制系统的核心部件,其硬件电路以AT89S51为核心,并配以键盘、LED显示器、继电器等元件。其中硬件电路部分主要由时钟电路、上电复位电路、595引脚电路、键盘接口电路、LED显示电路以及继电器接口电路组成[3]。图1系统原理图其中时钟电路部分主要是为了保证计算机的正常工作,并使内部各功能电路必须在该时钟信号的同步下按时序工作。上电复位电路的作用主要是将计算机内部的硬件初始化,使CPU和系统中的其他部件都处于这个确定的初始状态,并从这个状态开始工作。595引脚电路的作用主要是将温湿度控制仪内部的硬件电路联系在一起。键盘接口电路主要是用来控制以及查询电路的,通过键盘设置温湿度的上下限值,使得温湿度在期望值之内,当温湿度超过上下限值,报警电路接通,随后通过单片机控制继电器使温度回到设定值之内。LED显示电路是采用软件动态扫描四位数码管的方式,及时地将室内的温湿度显示出来,完成对温湿度的实时监测。继电器接口电路起着自动调节、安全保护、转换电路等作用[4]。整套系统是利用AT89S51单片机作为控制系统的核心来采集周围环境的温湿度值,以数字量的形式存储和显示,并独立作为一种设备对温湿度进行控制,经过简单的运算,发出各种控制命令,并能动态地显示当前温湿度值,设定目标控制温湿度值,同时,作为数据采集装置,为上位机进行复杂运算决策提供数据。3主要硬件电路设计3.1时钟电路单片机的工作过程就是不断执行指令的过程[5]。CPU每执行一条指令,都要经过取操作码、取操作数和执行等几个过程,这些有效的操作都是在CPU时钟脉冲控制下有序的进行,而这些脉冲就是由CPU的定时控制器提供的,因此该温湿度控制仪的时钟电路主要是利用了MCS-51单片机芯片内部的一个用于构成时钟振荡电路的高增益反相放大器,XTAL1为该放大器的输入端,XTAL2为输出端,①收稿日期:2010-03-02(修改稿)第7期薛玲等.基于单片机AT89S51的温湿度控制仪·67·在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件,内部振荡电路便产生自激振荡,故该系统使用的是内部方式产生时钟,其时钟电路原理如图2所示。图2时钟电路原理图3.2键盘接口电路按键连接方式有两种:独立式按键和矩阵式键盘,本次设计采用了独立式非编码4×4键盘,是每个按键独立地占用一条数据输入线,当某一按键闭合时,相应的I/O线变为低电平,这样通过键盘上的高低电平来检测有无按键被按下,读入相应的数值,键盘输入的是温/湿度的阀值,键盘接口电路如图3所示。图4继电器接口电路3.5复位电路复位电路采用了高电平复位,刚上电时电容两端没...