基于单片机的温度湿度监控系统

林 曌

（渤海大学工学院，辽宁 锦州121000）

0 引言

单片机是一种微型的控制器，通过对逻辑电路内的芯片集成于计算机系统中，使具有较轻的、质量较好的、价格较便宜的、开发容易等特点。在计算机微电脑控制器下的温度与湿度的控制系统在国外已经非常的普及，通过单片机的设计与应用，可以设计温度的仪表控制系统，测量与检测系统，加热加湿控制系统，按规定对仪器进行加热系统的定时控制系统等等。通过广泛的应用单片机的相关特征，完成了人们对于电子技术的应用，越来越多的工作可以通过电子技术完成，人们逐步的认识到单片机技术促进了人们对于计算机的探究能力的发展，加深了当代工业革命技术的快速发展。单片机在民用中也得到了广泛的应用，例如家中的彩电、冰箱、温度调节器、电饭煲等等都是通过计算机内的单片机电脑控制系统，集成化完成对于系统的有效控制。

1 温度、湿度系统下的单片机控制系统的特点和研究意义

具有时间延迟滞后的温度和湿度的控制系统，能够适应周围的环境，对周围复杂问题进行系统的分析和整理，对于单片机的温度和湿度的控制系统采用自动适应控制、人工智能控制和计算机电脑控制等方法完成单片机系统的温度与湿度系统控制。普通的温度控制系统具有自整数定位的功能，通过系统学习记录，可以对历史记录和温度控制系统记录进行计算机变化调整，保证计算机系统控制最优化。单片机的湿度控制系统具有高的精准度、智能化系统和小型化模式设计。随着计算机家用电器的普及，越来越多的工作被应用与计算机的设计中，单片机的智能化设计和管理，为人类的社会带来了生活上的舒适和工作上的便捷，开发单片机技术的研究，保证我国对于微型计算机集成系统的研发力度，保证在单片机技术发展下，我国集成系统的快速发展。

本文主要通过利用集成单片机系统对温度和湿度进行有效的控制，保证系统运行下对于设备温度控制与湿度控制的管理，针对单片机AT89C51集成系统，结合数字计算机传感系统和数字电路的设计，完成对于温度控制和湿度控制，从而达到智能化控制效果，降低工作的劳动力强度，加强单片机AT89C51集成系统下的温度控制与湿度控制的有效性，完成系统内部整个温度、湿度控制的有效完成效果。

2 单片机系统控制下的温度、湿度控制原理

单片机AT89C51集成系统需要满足对于温度、湿度相关数据的基本测量，通过温度控制系统和湿度控制系统完成室内温度、湿度有效控制和有效调节，保证系统的加热和制冷效果，保证系统的自动喷水效果。当温度高于系统设定的温度的时候，系统产生报警声，控制器的喷水开关打开，制冷系统开始工作，从而达到降低温度和控制湿度的效果，当温度低于实际设定的温度时，加热系统开启，伴随着加湿器设备开始工作，是室内温度逐渐上升为要求的温度，使室内的湿度逐步上升为控制范围内的湿度，完成单片机AT89C51集成系统下的温度、湿度的有效控制。

2.1 温度与湿度控制系统的分布控制原则

图1

一是加强对系统内部信号的采集工作，包括温度、湿度相关指标。二是对于信息采集后的处理工作，即通过计算机系统将信息转换成计算机自动识别的管理系统输出相应的控制指令，决策信息，完成计算机系统功能的转变。三是对于系统指令的有效接收和分析输出控制，保证控制加热器的有效性工作，实现喷水加湿的效果，从而完成整个单片机系统的分布控制管理。以下是单片机的结构控制管理图。

2.2 单片机AT89C51集成系统数据采集过程

以单片机AT89C51集成系统为中心的系统控制数据的采集，对于温度、湿度数据收集以及计算机输入数据的管理，通过单片机系统集成化运算，显示在系统的计算机上，加强完成系统数据的处理过程，数据信息采用智能的温度控制和湿度控制系统，保证采集数据的准确性，采用报警声音显示，对系统进行有效的控制，通过对单片机系统的控制开关完成系统的加热控制，保证室内环境的功能控制。测量温度和湿度的电路通过对室内温度的限制和设定，保证系统相关设定值的控制范围，当系统发出报警时，表示系统内环境的温度已经超出了原设定的温度与湿度，此时，系统内的加热系统启动，内部开关自动闭合，配合设计中启动加湿系统，保证系统数据的有效调整。单片机可以进行远程遥控系统控制管理，对室内的多个控制管理器件进行有效的控制，保证单片机温度和湿度的管理。

3 单片机AT89C51集成系统的主要硬件设计

单片机AT89C51集成系统是一种带有4K节的闪存器，具有较低的电压、较高的CMOS八通道高性能微处理系统。单片机对于输入的系统数据，具有闪存式的可擦除性，采用了ATMEL高精度的工业化存储系统，将多功能的单片机集成系统组合在CUP上，完成系统单片机数据的嵌入，从而提高灵活性下的低功能控制管理方案。

3.1 单片机AT89C51集成系统的主要特点

单片机AT89C51集成系统具有较强的系统兼容能力，可以与MCS-51系统兼容，具有4K字节的可编程FLASH系统存储功能，具有1000次的可擦除性，保证单片机写入程序的循环使用，可以为数据保存10年，其整体的静态工作有0-24HZ，具有三极的程序存储锁定程序，内部RAM为32位的可编程控制系统，具有32位的I/O总线，有两个16位的定时器，有5个中断源，可以进行串行的通道编程管理，具有较低的闲置模式和掉电模式。

3.2 测温度的控制电路原理

DS18B20集成温度控制电路是基于半导体原理的温度控制系统电路，具有较小的体积和面积，较高的抗干扰能力，较高精准度，较好的数据功能。通过对单片机技术的学习，认识DS18B20集成温度控制电路的传感器设置，通过一根数据总线完成结构和经济的测量系统的有效构成。DS18B20集成温度控制电路的测量温度范围是零下55摄氏度到零上125摄氏度，其精准度范围为0.5摄氏度，可以通过对现场的温度总线进行数字方式的控制，提高系统的抗干扰能力。DS18B20集成温度控制电路可以测量恶劣环境，可以在3伏至5伏范围内完成系统封装，保证在集成系统中的报警温度控制。

DS18B20集成温度控制电路具有全数字的温度控制转换系统和输出系统，具有先进的数据通信总线，具有12位的数据分辨率，精度比例可大0.5摄氏度，其最大的工作周期为750毫秒，它可以进行封装处理，内置PROM限制温度的控制功能，具有64位的ROM，内置相关序列号，具有多种封装方式，可以使用于不同的硬件系统，具有负压特性，保护电源不会造成烧毁现象问题。以下是DS18B20集成温度控制电路的封装。其中，GND是接地信号，DQ是数据的输入和输出引脚，当需要外接电源供电时，可以采用与DQ相连，为外界供电，VDD是可以选择的引脚，当工作于寄生电源的状态下时，这个引脚必须接地处理。

图2

DS18B20集成温度控制电路将测量的温度检测与数字数据相互连接，增加了其抗干扰能力。通过ROM只读存储功能，对DS18B20集成系统进行编码，前八位是单线的系统编码，其编码为19H，后面的48位是芯片的序列，最后八位是56位的CRC数据吗检测，因此，DS18B20集成系统共有64位的ROM。RAM数据的暂存功能是对数据和暂存和内部的存储功能，数据在掉电后逐步丢失，DS18B20共有九个字节RAM，每个字节有8位，1位是温度转换的数据信息，3,4位是温度控制值的存储位置，上电复位后即被刷新掉。第5字节是EEPROM的镜像6,7,8是计数寄存器，从而提高用户对于温度数据的更高分辨能力，是内部的温度控制转换。EEPROM具有强力的记忆存储能力，不会造成数据丢失问题。通过对上下温度进行校验，保证相关数据的使用，DS18B20集成温度控制电路系统采用RAM进行镜像处理。

3.3 测湿度的控制电路原理

测量空气湿度的方式较多，其主要原理是通过对空气中物质进行分析，确定其数据可能吸收的水分子量，从而间接的分析出物质在吸收控制中周围的空气湿度。电容、电阻和湿敏元件是三种应用于湿度测量的方法器件。以HS1101传感器系统为例，不需要对进行校准处理，具有较高的长期稳定性和高效的可靠性，可以快速的响应相关时间，对侧面数据进行封装，适用于线路的电压输出和功率调节，制造流水线数据中的自动装配工作，保证工作HS1101电容传感器的相对湿度单位为零至100%RH，电容的范围未162PF至200PF，其误差分为小于2%PF，响应的有效时间为5s内，温度的相关系数为0.04。HS1101电容传感器系统在电路中以一个电容配件的方式存在，随着系统电容的逐步增加从而测量空气中湿度的变化，可以采用湿敏元件进行充放电测量，与震荡电路组成正弦形式的电压信号，通过放大和转换，形成数字信号，另外，在湿敏电容的555震荡电路中，通过对电容的变化和电压频率信号的处理，额可以直接对计算机进行采集测量。集成电视的555芯片外接电阻和与湿敏电容构成充电回路，通过对芯片内部的晶体管控制构成对C的放电回路，形成多级的震荡电路，电阻在电路中还具有一定的短路保护作用和平衡空气湿度的作用。

4 单片机AT89C51集成系统的主要软件设计

4.1 单片机AT89C51集成系统的设计语言

系统采用汇编语言，即C语言，以模块化形式进行系统设计。主要对系统内部的主要程序、温度和湿度的检测程序，电子显示程序等进行系统的测量。以循环的方式完成主程序的工作，在中断的初始化发展中，对键盘进行扫描、管理温湿度的检测，对系统语言进行有效的处理，从而显示在程序中。C语言具有较高的软模块化，其机器代码较为准确，可读性较好、可靠性较高，准确性较强。所以，通过对C语言编程控制，完成软件系统的开发和应用。通过温度、湿度的传感器设置对室内的温度和湿度进行有效的测量，通过LCD显示湿度值，比较湿度值与温度值和报警系统直接的关系，控制好报警系统限制程度，根据温度和湿度的调节控制实际的光开关控制，对系统进行定期的温度和湿度管理，及时将数据上传到计算机内，软件系统的语言编程，是通过循环模式完成程序的编写，对初始化设计，温度和湿度相关的检测范围，主要程序的循环条件进行系统调用控制。主程序是对于系统软件控制和管理的主要部分，通过对系统上电后的初始参数设定，对中断数据进行有效处理，从而完成主要温度和初始温度的有效设定，保证系统各个封装电路的有效系统运转，完成对于温度、湿度检测，数据比较控制以及报警系统的数据分析。

4.2 单片机AT89C51集成系统的各个功能模块

通过对程序的温度控制模块、湿度控制模块和初始化模块的相关参数设计，报警系统的显示和执行模块，认识具有的各类功能。

初始化模块是将调用的系统进行初始化设计，温度控制模块和湿度控制模块是对调用的温度子程序进行系统的检测，对初始化温度的传感器DS18B20系统开始的程序进行系统检测，启动温度转换模式，当转换模式完成后，以二进制代码形式进行数据处理，将代码转换为温度值，显示在屏幕上，而湿度检测的程序是在初始化传感器HS1101上开始的，通过计算湿度信号的频率完成湿度值的转换和显示。通过调用LCD显示的驱动程序，完成参数的有效设定，启动驱动显示模块，对显示程序进行调节和控制。通过对报警程序的调用，执行系统显示程序，从而判断是否超过设定的温度范围和湿度范围，一旦发现二者数据中有出现超范围情况时，即直接进入程序的报警系统。

5 结语

综上所述，本文通过对AT89C51单片机进行温度和湿度的检测设计，认识温度、湿度系统下的单片机控制系统的基本原理，介绍了单片机AT89C51集成系统的主要硬件设计和软件编程，了解在温度控制和湿度控制系统中对于各部分程序的硬件和程序的处理方法，将温度和湿度进行精准测量控制，保证AT89C51单片机的温度和湿度的有效检测，因单片机具有较高的精度和稳定性，保证了系统的相关数据的有效控制，合理的完成信息数据的采集和转换，通过运用温度传感器DS18B20、湿度传感器HS1101完成信号的有效采集和处理，保证单片机系统数据的有效性和准确性。通过对单片机AT89C51控制设计完成温度和湿度的数据管理，建立起一种集成化、封装式的稳定高精度测量芯片，以质量好、价格低廉、容易开发的多种特点，形成现代单片机系统技术的应用，保证人们生活和工作中，对于电子产品利用的需求，通过芯片的电脑识别系统，完成对于温度和湿度的有效控制，保证集成化系统的可控性。

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