基于AT89S52单片机的温湿度检测系统设计.doc资源-CSDN文库

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随着人们的生活及其生产水平的不断提高，对生活环境和生产环境的要求就

显的尤为重要,温湿度的控制就是一个典型的例子，因此温湿度检测系统就是现

代生产生活中应运而生的一种智能、快捷、方便可靠的检测系统，特别是在工业

生产中如果检测得不准确就会发生许多的生产事故。如化工生产中对温度的检测

不当就会导致生产效率的降低和产品质量的下降。而现在所使用的温湿度检测系

统通常都是精度为 1℃或 0.1℃的水银、煤油或酒精温度计进行的温度检测和用

传统的物理模拟量的方法进行的湿度检测。这些温湿度检测计的刻度间隔通常都

很密，不容易准确分辨，读数困难，而且他们的热容量还比较大，达到热平衡所

需的时间较长，因此很难读准，并且使用非常不方便。　

要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术

入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本设计是以单片机

（AT89C51）为核心，配合温度传感器（AD590）和湿度传感器(HIH-3610)，以及

相关的外围电路组成的检测系统，可以接收所测环境的温度和湿度信号，检测人

员可以通过数码管显示的数据，实时监控环境的温度和湿度情况。所有的测量操

作都可以通过主机控制软件来实现，温度和湿度传感器得到的测量信号，经电路

转换为电信号，然后通过一定的放大经过芯片 TLC549A/D 转换送到单片机进行数

据处理，经软件分析处理后送显示装置。

本系统包括系统硬件和软件设计,可靠性高，结构简单，实现了对温湿度的

自动调节。系统还应用 RS232 与上位机相连接，可以设置自动记录温度、湿度的

相关的参数，也可以设置每隔一定的时间自动记录，可用在气象的观察方面。　

关键词：AT89S52 单片机，温度传感器，湿度传感器，A/D 转换，　　

LED 显示

第 1 章概述...................................................3　　

1.1 课题的研究背景.........................................3　　

1.2 温湿度检测的发展状况以及存在的问题.....................3

1.3 本课程设计的主要内容...................................4　

第 2 章系统总体方案设计.......................................6　

2.1 温度传感器.............................................6

2.1.1 温度传感器主要特性...............................6　

2.1.2 AD590 的工作原理 .................................6　

2.1.3 电路设计..........................................7　

2.2 湿度传感器 .............................................8　　

2.2.1 湿度传感器主要特性...............................8　　

2.3 A/D 转换器............................................10

2.3.1 A/D 转换器主要特性 ..............................10　　

2.3.2 TLC549 工作原理 .................................11　

2.4 单片机 AT89S52........................................12　

2.4.1 AT89S52 主要特性 ................................12

第 3 章系统的硬件设计和连接..................................15　

3.1 主控模块 .............................................15　　

3.2 现实模块 .............................................15

3.3 A/D 转换模块..........................................16

3.4 温度和湿度模块 .......................................16

3.4.1 温度信号采集的设计..............................16　

3.4.2 湿度信号采集的设计..............................17　

3.5 继电器控制电路 .......................................17　　

3.6 TLC549 与 AT89S52 的接口电路设计.......................18

3.7 键盘设计 .............................................19　

3.8 输出驱动的设计 .......................................19　

3.9 与上位机相连电路的设计 ...............................20　

3.10 电源电路的设计 ......................................21

3.11 报警电路设计 ........................................21　

1.1 课题的研究背景　

工业生产中有些场合需要使用精密的机台设备，这些设备的精密度高、价格

高，因此为了保证产品的质量及机台的使用寿命，对其环境的要求也很高，尤其

的是对温度、湿度的控制。例如在我工作的生产发光二极管 LED 的工业现场，前

面的两道工序固晶片和焊线要求的精度非常高，晶片必须固到碗杯的中心点，偏

差不可超过 1/5 晶片的宽度，且对胶量的控制也有严格的要求，只有这道工序做

好了，下一个工序焊线才会顺利，否则焊线将会出现很多异常，不仅会降低产量

也会造成质量问题，因此要求每三个小时记录一次室内的温湿度，且要保证其温

度在 18℃--23℃之间，湿度不可超过 60%。　　

随着信息产业的发展及工业化的进步,温度和湿度不仅仅表现在以上几个方

面直接或间接影响着人类基本生活条件, 还表现在对工生物制品、医药卫生、科

学研究、国防建设等方面的影响。针对以上情况，研制可靠且实用的温湿度控制

器显得非常重要。常用温湿度传感器的非线性输出及一致性较差，使温湿度的测

量方法和手段相对较复杂，且给电路的调试带来很大的困难。传统的温湿度测量

多采用模拟小信号传感器，不仅信号调理电路复杂，且温湿度值的标定过程也极

其复杂，并需要使用昂贵的标定仪器设备。因此对于温湿度控制器的设计有着很

大的现实生产意义。　　

本文设计的是基于单片机 AT89S52 的温湿度检测和控制系统，主要以广泛应

用的 AD590 和 HIH-3610 作为温度和湿度的检测，该仪器具有测量精度高、硬件

电路简单、并能很好的进行显示，可测试不同环境温湿度的特点。另外和控制电

路相连，可以进行加湿电路和除湿电路的控制，使温度和湿度参数在预先设定的

范围内，不需要人的直接参与。本系统还通过 RS232 和上位机相连，可以设置每

隔一定的时间进行温度和湿度的采集，上传到上位机，以供查询。　

1.2 温湿度检测的发展状况以及存在的问题

传统的温度和湿度检测系统主要有以下几种：　　

（1）水汽压（e）：是水汽在大气总压力中的分压力。它表示了空气中水汽

的绝对含量的大小，以毫巴为单位。　　

（2）相对湿度（rh）：湿空气中实际水汽压 e 与同温度下饱和水汽压 E 的百

分比，相对湿度的大小能直接表示空气距离饱和的相对程度。空气完全干燥时，

相对湿度为零。相对湿度越小，表示当时空气越干燥。当相对湿度接近于 100%

时，表示空气很潮湿，越接近于饱和。　　

（3）露点（或霜点）温度：指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，

冷却到饱和时的温度。

（4）干湿球温度表：用一对并列装置的、形状完全相同的温度表，一支测

气温，称干球温度表，另一支包有保持浸透蒸馏水的脱脂纱布，称湿球温度表。　　

（5）发湿度表（计）：利用脱脂人发（或牛的肠衣）具有空气潮湿时伸长，

干燥时缩短的特性，制成毛发湿度表或湿度自记仪器，它的测湿精度较差，毛发

湿度表通常在气温低于-10℃时使用。　　

（6）电阻式湿度片：利用吸湿膜片随湿度变化改变其电阻值的原理，常用

的有碳膜湿敏电阻和氯化锂湿度片两种。前者用高分子聚合物和导电材料碳黑，

加上粘合剂配成一定比例的胶状液体，涂覆到基片上组成的电阻片；后者是在基

片上涂上一层氯化锂酒精溶液，当空气湿度变化时，氯化锂溶液浓度随之改变从

而也改变了测湿膜片的电阻。

（7）薄膜湿敏电容：是以高分子聚合物为介质的电容器，因吸收（或释放）

水汽而改变电容值。它制作精巧，性能优良，常用在探空仪和遥测中。　

随着智能检测系统的飞速发展，基于单片机的温湿度检测系统将多传感器系

统结合在一起。如何把多传感器集中于一个检测控制系统，综合利用来自多传感

器的信息，获得对被测对象的可靠了解和解释，以利于系统做出正确的响应、决

策和控制，是智能检测控制系统中需要解决的首要问题。在温湿度要求严格的场

合，利用多传感技术可以提高系统的可靠性和精度，亦可以提高系统的时间空间

的覆盖范围。　

单片机是系统的控制核心，所以单片机的性能关系到整个系统的好坏。因此

单片机的选择，对所设计系统的实现以及功能的扩展有着很大的影响。单片机种

类很多，在众多 51 系列单片机中，较为常用的是 ATMEL 公司的 AT89C51 和

AT89S52 单片机，AT89C51 片内 4KROM 是 Flash 工艺的，使用专用的编程器自己

就可以随时对单片机进行电擦除和改写，片内有 128 字节的 RAM。而 AT89S52 含

有在系统可编程的 Flash 存储器，片内有 8K 闪存，RAM 的容量也较 AT89C51 大，

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