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温湿度控制器设计报告
本设计研究单片机数字温湿度控制器，通过全数字型温湿度传感器测量宽范围的温湿度数据，用来满足恒温湿车间控制、大棚温湿度控制等工农业生产领域需要，要求温湿度测量响应时间快、长期稳定性好，抗干扰能力强，具有较高的应用价值。

一、性能特点
●配用全数字型温湿度传感器DHT11，温度测量范围0℃--100℃，湿度测
量范围0%RH—90%RH，可以满足一般需要。

若要求更宽测量范围，只需
更换温湿度传感器型号，硬件电路及软件程序全兼容。

●温湿度测量响应时间快、长期稳定性好。

●采用先进的专用微处理器芯片STC89C52，可靠性高，抗干扰能力强。

●配用EEPROM芯片AT24C04，使存储的温度上下限和湿度上下限可以
掉电永久保存。

●可以通过四个按键方便地实现温湿度上下限的调整。

●当温度或湿度超限后，报警信号点亮相应报警灯。

●配用三极管和继电器，可以通过驱动继电器打开或切断风机、加热器等
外部设备。

二、功能说明
1、实时测量当前温度值和湿度值，在液晶屏动态显示。

2、可以显示当前允许温度范围，在液晶屏显示，如“20-45”表示允许温度范围为20摄氏度至45摄氏度。

3、可以显示当前允许湿度范围，在液晶屏显示，如“15-60”表示允许湿度范围为15%至60%。

4、当温度低于温度下限时，低温报警灯亮，控制继电器动作。

5、当温度高于温度上限时，高温报警灯亮，控制继电器动作。

6、当湿度低于湿度下限时，低湿报警灯亮，控制继电器动作。

7、当湿度高于湿度上限时，高湿报警灯亮，控制继电器动作。

8、可以通过键盘调整温度上下限和湿度上下限，具体方法是连续按设置键直至温度下限、温度上限、湿度下限、湿度上限相应的位置闪烁，再通过Up键和Down键调整数值，调整完毕继续按设置键进入正常状态。

9、可以保存设置参数至EEPROM中，具体方法是按保存键，此时当前设置参数存盘，重新上电显示新的设置值。

如果不按保存键，所调整的设置参数只在此次运行有效，关电后恢复原先设定值。

三、硬件设计
1、设计框图
本研究设计的温湿度控制器框图如图1所示。

图1 温湿度控制器方框图
图中STC89C52单片机每2秒钟从DHT11温湿度传感器中读入温度和湿度，在液晶屏上即时显示。

液晶屏上同时可以显示温湿度上下限值，该上下限设置值保存外外部EEPROM存储器中，掉电不失，并且可以通过四只按键上调或下调。

当温度或湿度值超过上下限值时，报警信号点亮相应报警灯。

同时该报警信号通过三极管驱动继电器，以控制外部风机或加热器。

2、温湿度传感器器及检测电路
图2 DHT11温湿度传感器外型及管脚
DHT11温湿度传感器外型及管脚如图2所示。

其中电源引脚的供电电压为
3.5--5.5V。

传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间不要发送任何指令。

电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。

DHT11典型应用电路如图3所示，其连接电路简单，只需要占用控制器一个I/O 口即可完成上下位的连接。

建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时
根据实际情况使用合适的上拉电阻，
图3 DHT11典型应用电路
DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式，即单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。

其数据包由5Byte（40Bit）组成。

一次完整的数据传输为40bit，高位先出。

数据格式如表一：
表1 DHT11数据格式
3、单片机电路
(1) STC89C52 单片机特点
●增强型 8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051；
●工作电压： 5.5V - 3.5V（5V单片机）；
●工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的 0～80MHz；
●用户应用程序空间 4K//8K/16k/32K/64K字节；
●片上集成1280字节 RAM；
●通用I/O口（32/36个），复位后为准双向口/弱上拉（普通8051传统
I/O口）；
●ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器/仿真器。

●每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA；
●可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片；
●有EEPROM功能；
●看门狗；
●内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接
1K电阻到地）；
●时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器；
●用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C 振荡器还是外部晶体/
时钟；
●常温下内部R/C 振荡器频率为：5.0V 单片机为： 11MHz ～ 17MHz；
●共4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时
器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特
率发生器,再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器；
●外部中断I/O口4路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持
上升沿中断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒；
●通用全双工异步串行口(UART) ；
●工作温度范围：-40 ~ +85℃(工业级) / 0 ~ 75℃(商业级) ；
●封装：PDIP-40, PLCC-44。

(2) STC89C52 单片机管脚及封装
STC89C52 单片机有多种封装形式，本设计中选用40DIP封装，其管脚定义如图4所示。

其最小应用系统如图5所示。

图4 STC89C52 管脚图
图5 单片机最小系统
(4) 单片机电路
由STC89C52组成的温湿度控制器单片机系统原理图如图6所示。

图中DATA引脚为温湿度传感器单总线引脚，单片机通过该引脚和传感器通信，读取温湿度数据。

K1、K2、K3、K4为四只调节按键，分别为设置键、上调键、下调键和保存键，用以调整温湿度上下限值并保存数据。

L2、L3、L4、L5为四只报警灯，其中L2为低温报警，L3为高温报警，L4为低湿报警，L5为高湿报警。

图6 单片机系统原理图
4、显示电路
显示部分采用SMC 1602液晶屏进行数据显示，其主要技术参数为：
表2 液晶屏技术指标
接口信号说明如表3所示。

表3 液晶屏接口信号说明
与单片机接口电路如图7所示。

图7 LCD与单片机接口电路
5、温湿度上限存储
温湿度阈值存储在EEPROM芯片AT24C04中，并可以通过K1—K4按键调节并保存，其中K1、K2、K3、K4分别为设置键、上调键、下调键和保存键。

AT24C04是IIC芯片，其电路如图8所示。

图8 EEPROM存储电路
6、继电器驱动电路
当温湿度数据超过正常范围时，单片机发出继电器动作信号。

该低电平信号通过三极管方法，驱动继电器线圈得电，继电器结点动作。

该结点可以控制空调、加热器、抽风机等电器，以控制温湿度范围。

具体电路如图9所示。

图9 继电器电路
四、下载与调试。

1、U SB转串口驱动安装
打开USB驱动文件夹下的PL2303_Prolific_DriverInstaller_v130.exe安装文件，按提示安装USB转串口驱动程序。

安装完成后，插入USB下载线后，在[开始]-[控制面板]-[打印机和其他硬件]-[设备管理器]，在“端口”分支下有（Prolific USB-to-Serial Comm Port(COMX)。

X表示串口号，如果没有说明USB转串口驱动没有安装，须重新安装。

记住括号里的COM口号。

图14 成功安装USB转串口驱动示意图
2、下载程序
打开STC单片机下载软件文件夹，点击运行STC_ISP_V481.exe程序，出现如下界面。

图15 下载软件
正确选择MCU 类型，COM口（与刚才安装的COM号一致），最高波特率和最低波特率都选2400bps或者1200bps，并打开正确的.hex数据文件。

点击“Download/下载”按纽，
按下电路板上的电源按纽，保证其有个失电至上电的过程，则窗口显示开始烧录芯片。

3、运行
下载完成后程序自动运行，或重上电后程序正常运行。

五、总结与致谢
通过本次实验，我们对计算机控制有了更为深入的了解，将理论与实践相结合的过程中，我们对这门课程形成了更为深刻的理解。

感谢老师在实验的过程中对我们孜孜不倦的教导，使我们对实验过程有了更为清晰的认知。