### 基于PIC单片机的温度湿度控制系统的设计
#### 概述
温度与湿度控制在工农业生产和日常生活中有着广泛的应用。大型系统通常采用微机进行控制，而小型系统则多采用51或96系列单片机。本文介绍了一种基于PIC16C73单片机的4路温度、湿度控制系统的设计方案。该系统不仅包含了硬件和软件的设计思路，还提供了详细的电路原理图。
#### PIC16C73单片机概述
PIC16C73单片机是由美国Microchip公司生产的一款高性能8位单片机，采用了哈佛架构。该架构支持指令执行和取指操作同时进行，使得单片机具备较高的执行速度。它拥有35条单字节指令，除了跳转指令需要两个周期外，其余指令均为单周期指令。这使得其相比其他8位单片机节省了约一半的程序空间，并具有4倍的速度优势。
该单片机集成了8位算术逻辑单元（ALU）、4KB程序存储器、192个数据寄存器、22个I/O口、3个定时/计数器、2个捕捉/比较/PWM模块、2个串行接口以及一个包含5路模拟量输入端的A/D转换器。此外，还包括时钟、复位、看门狗定时器等功能。A/D转换器共用一个采样/保持电路，5路模拟量输入端通过复用端口实现。
#### 控制系统的硬件设计
##### 硬件构成原理
控制系统以PIC16C73单片机为核心，扩展了1片E2PROM作为数据存储器，确保数据在断电后不会丢失。使用了一个8位串行输入并行输出移位寄存器（IC3）和一个8位数据锁存器（IC4）。单片机的RA0～RA3作为4路模拟量输入端，RB0～RB7则用于构建4×4键盘和显示器数码管的位置选择。RC6用于8位段码输出，RC3和RC4用于与E2PROM接口，RC0～RC2以及RC5作为4路开关量输出，RC7用于报警信号。
##### 测温、测湿电路设计
**测温电路**：采用玻璃封装的开关二极管1N4148作为温度传感器。通过电阻R1、R2、二极管D1（1N4148）以及可调电阻W1组成测量电桥。电桥输出信号接入差动放大器A1，经放大后的信号送入A/D转换器进行处理。电路调整过程需要以冰水混合物作为0℃标准，以沸水作为100℃标准（需用0～100℃水银温度计校准），通过调整可调电阻W1和W2来确保测量精度。
**测湿电路**：湿度传感器采用电容式湿敏元件。变送电路的设计确保了湿度变化能够准确地转换成电信号，并最终通过A/D转换器转换成数字信号供单片机处理。
##### 扩展E2PROM
PIC16C73单片机内置了同步串行口（SSP）模块，支持SPI总线和I2C总线两种操作模式。本设计中选择了I2C总线模式与E2PROM进行通信。单片机的RC3作为时钟信号输出端口，RC4作为数据信号端口。
#### 控制系统的功能
1. **控制键设置**：系统设置了16个按键：0～9为数字键；A键用于显示各通道测量值；B键用于显示、设定各通道上限值；C键用于显示、设定各通道下限值；D键为通道号加1功能键；E键为显示、查看、修改结束键；F键用于设定小数点位置。
2. **实测值显示**：控制器默认显示0号通道的温度测量值。工作人员可以通过按下A键和相应的通道号查看其他通道的测量值。通过D键切换至下一通道，查看完毕后按E键返回。
3. **上下限值设定**：按下B（C）键后，再按通道号，显示屏会显示该通道的上限（下限）值。此时若按下数字键，则视为修改设定值。按下D键可切换至下一通道进行显示和设定，过程相同。设定值和实测值均存储在E2PROM中。
#### 控制系统的软件设计
##### 主程序流程图
主程序流程主要包括初始化、读取E2PROM中的数据、检测按键状态、执行相应的控制动作、显示结果、保存数据到E2PROM等步骤。
##### A/D转换
由于PIC16C73单片机内部集成了A/D转换器，因此模拟参考电压可通过软件设置为器件的正电源电压或RA3引脚的电压。本设计采用电源电压作为参考电压。
基于PIC16C73单片机的温度湿度控制系统的设计不仅简化了硬件结构，还提高了系统的可靠性和实用性。该系统适用于需要精确控制温度和湿度的小型应用场景。
