• 2.2 温湿度检测电路设计
• 2.2.1温度检测 温度检测采用Dallas半导体公司生产的数字式传感器
DS1820 ，它支持“一线总线”接口。
• DS18B20主要特性 :
•
DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55°C~+125°C，
现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干
扰性。
• 2.2.2、DS18B20工作原理
• DS18B20的测温原理如下图所示
2.2.3 DS18B20基本应用电路
(1) DS18B20寄生电源供电方式 如下图所示，在寄生电源供电方式下，DS18B20从单线信号
线上汲取能量。
(2) DS18B20的外部电源供电方式
在外部电源供电方式下，DS18B20工作电源由VDD引脚接入，此时 I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度， 同时在总线上理论可以挂接任意多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。
2.7系统总的硬件图
3 系统的软件设计
本次设计的软件程序包括：系统主程序、温度采集子程序、湿度采 集子程序等。
（1）主程序流程图
（2）温度子程序 湿度子程序
（3）
（1）主程序流程图
开始
温湿度传感器初始化
读18B20值、显示
NO
NO
读HS1101值、显示
温湿度超上限？
温湿度超下限？
报警
温YES
温YES
2 系统硬件设计
本次设计是基于STC89C52单片机的温湿度测控系统的设计，是 硬件与软件的结合。
温度检测
报警模块
湿度检测
温度控制
STC89C52
温湿度显示
湿度控制
键盘设置
• 2.1单片机最小系统
采用STC89C52单片机作为系统的主控制器。单片机系统的扩展 是以基本最小系统为基础的，最小系统包括晶体振荡时钟电路和复位电 路，其电路图如下图所示。
温湿度测控系统设计
专业 答辩人
指导教师：
自动化 王春侠
主要内容
• 1设计过程及工艺要求 • 2系统硬件设计 • 3系统软件设计 • 4系统软硬件联调 • 5结束语
绪论
近年来，我国的设施农业得到了较快的发展，温室大棚 技术已经突破了传统的农作物种植受地域和自然环境的限制， 从传统农业向以优质、高产、高效为目的的现代农业转化的 新阶段。
温湿度作为工农业生产的主要环境参数，为了保 证农作物快速生长，在现代农业中，我们采用先进的控制技 术，对温室大棚内的环境实行自动检测和和实时控制 ，从 而实现人为控制植物生长环境，为优质，高产的农作物生产 提供可能，同时也大大降低了工人的劳动强度。为解决上述 问题，本次课题设计出了温湿度测控系统，它以单片机为核 心，采用温湿度测量，控制，报警等技术，以温湿度传感器 作为测量元件，最终结合硬件与软件，实现了对温室大棚的 自动检测、报警及通风降温、加温加湿处理。
湿度YES 湿度YES
绿灯亮 黄灯亮 蓝灯亮 红灯亮
返回
开始
初始化 NO
初始化 ？ YES
发温度转换命令
温度转换
读温度值 显示温度
50
25
正
常 工
作
非 正 常
区区
0-40 -20 0 温度20/℃ 40 60 80 100
如何将电容的变化量准确地转变为计算机易于接受的信号，常有两 种方法：一是将该湿敏电容置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中；另 一种是将该湿敏电容置于555荡电路中。
湿度检测频率输出555测量振荡电路如下图所示。集成定时器 555芯片外接电阻R1、R2与湿敏电容C，构成了对C的充电回路。7端通过 芯片内部的晶体管对地短路又构成了对C的放电回路，并将引脚2、6端相 连引入到片内比较器，便成为一个典型的多谐振荡器，即方波发生器。 频率输出的555震荡电路如图所示。
1 设计过程及工艺要求
一、基本功能 温度、湿度的检测 温度、湿度的显示 键盘设置 过限报警 升温增湿处理 降温除湿处理
二、主要技术参数 温度检测范围：-55℃~+125℃ 温度测量精度：0.0625 C 湿度检测范围 ：0%-100%RH 湿度检测误差：±2％ 温湿度显示方式：LCD液晶显示 报警方式：蜂鸣器报警
•
可见，空气对湿度通过TLC555测量电路就转变为与之呈
反比的频率信号，表2-1给出了其中的一组典型测试值。
值 %RH 0
80 HZ 7351 6033
10
20
90
100
7224 7100 6976
表2-1 空气湿度与电压频率的典型
30
40
50
60 70
6853 6728 6600 6468 6330 6186
2.6报警电路
在控制系统中，为了安全生产，对于一些重要的参数或系统 部位，都设有紧急状态报警系统，以便提醒操作人员注意，或采取紧急 措施。通常的做法是就是把单片机采集的数据或经过处理的信号与设定 的参数上下限给定值进行比较，如果高于上限值（或低于下限值）则进 行报警，否则就作为采样的正常值，进行显示和控制。
电容变化响应曲线
湿度随
2.5显示电路及键盘设置
液晶显示器以显示质量高、数字式接口 、体积小、重量轻 、功耗低 等特点，受到用户的青睐。LCD12864液晶显示模块是128×64点阵型液晶显示器， 可显示各种字符及图形，与CPU直接接口，具有8位标准数据总线、6条控制线及 电源线。
计算机系统中的键盘按其连接方式的不同，可以分为非矩阵式键盘和 矩阵式键盘两类。本系统由于功能的需要，系统在单片机P1口连接一个接4×4矩 阵键盘，来完成温度湿度控制参数的设定。
2.3 湿度检测
湿度传感器HS1101是电容式湿度传感器，具有不需校准的完全互换性， 高可靠性和长期稳定性，响应时间短，适用于线性电压输出和频率输
出两种电路HS1101的实物和符号图如下。HS1101电容传感器，在电路构成中等 效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。
100
75 长期稳定区
其中，充放电时间为
•
T1充电=C（R1+R2）Ln2

•
T2放电=CR2 Ln2
• 因而，输出的方波频率为(假设此时的电容为180pf)
• f=1/(t2放电+t1充电)=1/[ C（R1+2R2）Ln2]
•
=1/(180pf*1291*ln2)=6208HZ
• 湿度D=t1/T=(R1+R2)/(2R1+R2)=(620+51)/(1240+51)=52%