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1、. . . 温湿度智能测控系统摘要本设计实现的是单片机温湿度测量与控制系统，通过在LCD1602上实时显示室环境的温度和相对湿度。系统采用集温湿度传感器与A/D转换器为一体的DHT90传感器芯片，通过单片机AT89C52处理进行显示，其它模块包括了实时时钟/日期产生电路和超限报警处理电路，对所测量的值进行实时显示和报警处理。本文介绍了基于ATMEL公司的AT89C52系列单片机的温湿度实时测量与控制系统和显示系统的设计，包括介绍了硬件结构原理，并分析了相应的软件的设计及其要点，包括软件设计流程及其程序实现。系统结构简单、实用，提高了测量精度和效率。关键词：温湿度测控 DHT90传感器 AT89
2、C52单片机 LCD1602AbstractThe design and implementation of measurement and control temperature and humidity is MCU system, through which the temperature and humidity measurement LCD1602. System adopts set temperature and humidity sensor and A/D converter for DHT90 chip microcontroller processing, throug
3、h that other modules including real-time clock/date produce circuit and the off-gauge alarm circuit, the value of measurement for real-time display and alarm.The paper introduces the ATMEL company based on AT89C52 single-chip series of temperature and humidity measurement and control system and real
4、-time display system design, including the hardware structure and principle, and the corresponding software design, including the design of the software and its key process and procedure.System structure is simple, practical, and improve the measuring precision and efficiency.Keywords: temperature a
5、nd humidity control, DHT90, LCD1602, AT89C52目录摘要IAbstractII目录III前言11 概述21.1 温度、湿度数据采集与监测技术的发展历程21.2 外温度和湿度测量的发展史32 系统总体设计62.1 系统功能设计62.2 系统设计原则63 方案论证与比较83.1 数据采集部分83.2 控制部分93.3 显示部分103.4 系统框架图104 系统硬件结构114.1 温湿度传感器DHT90134.1.1 温湿传感器DHT90的简介134.1.2 接口说明144.1.3 温湿传感器DHT90的工作过程144.1.4 输出转换为物理量164.2 AT
6、89C52184.2.1 主要性能参数184.2.2 功能特性概述184.2.3 特殊功能寄存器214.2.4 存储器结构234.2.5 看门狗定时器244.2.6 定时器2254.2.7 中断274.3 单片机最小系统的设计274.3.1 复位电路设计274.3.2 时钟电路设计284.3.3 报警电路284.3.4 键盘设定模块294.3.5 稳压电路304.4 软件设计305 系统软件设计316 仿真与调试326.1 仿真326.2 硬件调试33总结35致37参考文献38附件39. . 前言在现代工业现场，随着科技的进步和自动化水平的提高，电缆的用量越来越大，电缆的安全保护已成为不可忽视
7、的问题。从国外有关电缆火灾的统计资料看，许多电缆火灾是由电缆头击穿绝缘引起的。因此为电缆配置在线温度监测系统，对于电缆接头多，电缆密集的场所，就显得尤为重要。粮食是人类生存的必需品，温度与湿度是保存好粮食的先决条件，我国的公粮现均集中存放在国家或地方的仓库中，最大粮库方圆几公里，仓库库房数为数十个，测点可达数千个。按照国家粮食保护法则，必须定期抽样检查各点的粮食温度与湿度，以确保粮食的存储质量。档案馆中的档案资料同样会受到外界空气温湿度变化的影响，纸纤维热胀冷缩，使强度降低，湿度过大会使霉菌和害虫滋长，以致造成资料质变。由此可见，温度、湿度监测在人们现实生活生产中应用已日渐广泛，在发电厂、纺织
8、、食品、医药、仓库、农业大棚等众多的应用场所，对温度、湿度参量的要求都非常严格，因此能否有效对这些领域的温、湿度数据进行实时监测和控制是一个必须解决的重要前提。本课题即以上述问题为出发点，设计实现了温度、湿度的实时监测系统，该系统不仅能实时采集各抽样点的温度值与湿度值，而且能够迅速处理，友好的将数据结果显示给用户，并存储结果以方便以后的对比研究。1 概述随着社会的发展，人们对环境中的温度和湿度的要求也越来越高，尤其是在医学、电子电力、航天航空、食品发酵等领域中对湿温度的要求尤其严格，鉴于此，设计出一个能够精确、稳定、实时测量出温湿度的实用型温湿度检测仪显得尤为重要。1.1 温度、湿度数据采集与
9、监测技术的发展历程最早的也是最简单的实现对温度、湿度的监测是采用人工的方式，这种方式不仅效率低，劳动时间长，而且会由于抽样的不具代表性使得监测结果失去其原有的意义。该方式还有一个弊端其应用场所有很大的局限性，工作人员不可能直接测量地下电缆的表面温度；去提取存有炸药、鞭炮等危险品仓库温湿度数据的工作人员还要承担一定的风险。后来随着电子技术的出现与进步，科研人员开始采用温度与湿度传感器代替原始的温度计与湿度计，开发了以单片机为核心的监测系统，并佐以接口芯片将结果显示在LED数码显示管上，单片机可直接控制打印监测数据。这种方式在很大程度上提高了工作效率，并扩展了应用围。但其中所采用的温度、湿度传感器
10、直接输出为模拟电压信号，该信号在传输过程中易损耗，影响系统精度，且传输距离较近，需要经过 A/D 转换芯片才能被单片机接收。每个测试点都需要各自独立的信号线，为了实现多点监测不仅需要成百上千条信号线，还需要多路模拟转换开关电路轮流对多个测试点进行连续监测，从而增加了整个系统的环节，使其难于维护，价格昂贵。近年来，伴随微处理器芯片和网络通信技术的发展，为了简化系统设计并降低成本，各公司及科研机构开始致力于相关领域的探索，使得温湿度数据监测数字化、网络化的实现成为可能。其中美国达拉斯半导体公司推出了1-Wire（单总线）接口协议，单总线技术与其它总线不同，它采用单根信号线，既可传输时钟，又能传输数
11、据，而且数据传输是双向的，因此单总线技术具有线路简单，硬件开销少，成本低廉，便于总线扩展和维护等优点。该公司所提供的适用于单总线微网技术的单总线器件具有无需另附电源、在测试点直接将模拟信号数字化等特点，一方面减少了系统环节，另一方面保证了系统的精度。同时各软件公司开发的可视化软件开发工具，更是向着效率高、功能强大的方向努力，从而为获得良好的用户界面奠定了基础。1.2 外温度和湿度测量的发展史模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度
12、快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前在国外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温
13、度控制量，适配各种微控制器（MCU）；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。例如，DS1629型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟（RTC），使其功能更加完善。DS1624还增加了存储功能，利用芯片部256字节的E2PROM存储器，可存储用户的短信息。另外，智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展，这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。智能温度传
14、感器的总线技术也实现了标准化、规化，所采用的总线主要有单线总线、I2C总线、SMBus总线和SPI总线。湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。湿度传感器主要分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片上涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附在感湿材料上后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。近年来，国外在湿度传感器研发领域取得了较大的发展。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展。湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要分为电阻式、电容式两大类。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上
15、时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、瓷湿敏电阻等。湿敏电阻的优点是灵敏度高，主要缺点是线性度和产品的互换性差。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。目前，国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为Honeywell公司（HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型），Humirel公司（HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型），Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。这些产品可分成以下三种类型：（
