尹華濤

摘要：系統(tǒng)采用數(shù)字輸出溫濕度復合傳感器DHT11和具備低耗能、高性能的8位單片機——AT89S51以及高集成的LCD1206字符型液晶顯示模塊、蜂鳴報警器組成溫濕度檢測報警器，用戶只需通過按鍵來設定一個符合自身的溫濕度范圍，系統(tǒng)檢測出的實際溫濕度數(shù)值，經(jīng)過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，與預先設定的溫濕度范圍值進行對比，當實際數(shù)值超出預先設定時，報警模塊電路便開始工作，即發(fā)聲報警并輸出數(shù)字信號。軟件部分包括主程序、顯示模塊子程序和測溫濕度子程序。

Abstract： The system is combined with a calibrated digital output temperature and humidity sensors， DHT11， a low energy consumption， high-performance 8-bit microcontroller， AT89S51， a high integrated LCD1206 character LCD display module， alarm buzzer. For physical manipulation， the user simply pull on a button to meet with their own temperature and humidity range. The actual temperature and humidity value is detected by the system， after the data processing system， and the temperature and humidity range of pre-setting value comparison， when the actual value exceeds the pre-settings， alarm module circuit will be work， that is audible alarm to alert user. The system need software part， which is comprised by the main program， （display module） and subroutine （temperature and humidity） subroutines.

關鍵詞：AT89S51單片機；LCD1206顯示器；DHT11傳感器；蜂鳴報警器

Key words： AT89S51 SCM；LCD1206 screen；DHT11 sensor；buzzer alarm

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）29-0135-02

0 引言

溫度和濕度是物理學中的兩個基本物理量，對這兩個量的精確檢測和控制，隨著科學的發(fā)展越發(fā)重要。近年，溫濕度檢測系統(tǒng)發(fā)展迅猛，由最初的復雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，需要耗費大量的人力物力到現(xiàn)在的智能化、簡單化、高集成化；由虛擬到數(shù)字在智能化等儀器先后的出現(xiàn)，加速了智能化溫濕度檢測的發(fā)展；以數(shù)據(jù)采集為基礎結(jié)構(gòu)發(fā)展的溫濕度傳感器檢測報警器在各類應用中也發(fā)揮著舉足輕重的作用[1]。然而現(xiàn)有的溫濕度測試技術(shù)在穩(wěn)定性、精確性方面已經(jīng)不再能夠滿足科學研究的需求，因此，對新一代傳感器的研究、開發(fā)便顯得尤為重要。

1 系統(tǒng)簡介

環(huán)境溫濕度的變化是一個漸變量，隨著時間的變化不是很劇烈。只有對溫濕度作出更準確的檢測判斷以及與溫濕度變化能匹配的控制速度，才能為后續(xù)其它控制打下可靠的基礎。當環(huán)境中的溫濕度發(fā)生變化時，傳感器中相應的物理量隨之發(fā)生相應的變化。再經(jīng)內(nèi)部電路的處理——轉(zhuǎn)化為相對應的電壓，然后交由單片機進行數(shù)據(jù)處理[1，2]。最后再由LCD1602顯示屏顯示出所測量的實際溫濕度數(shù)值。該系統(tǒng)通過按鍵來預先設定溫濕度，傳感器向中央控制系統(tǒng)輸送實時測量的信息，一旦時機測量值超過預設值，蜂鳴器就會發(fā)聲報警進行提醒，隨后系統(tǒng)做出相應的調(diào)整控制即可。

2 系統(tǒng)要求與軟硬件構(gòu)成

溫度檢測的范圍固定值為-40℃～-60℃，測溫精度數(shù)值為：±1℃；濕度預測的范圍限定在20%～90%RH，測量濕精度的數(shù)值為：±5%RH。用戶通過按鍵進行對溫濕度的調(diào)節(jié)。當所處環(huán)境的預定值超過固定的范圍，報警氣就會響起來。報警的方式普通蜂的鳴叫聲，以四位的形式在LED屏顯示。要實現(xiàn)的功能是：實時檢測所處環(huán)境的溫度，并顯示出來。再與用戶所設定的初始范圍進行對比，一旦超出范圍，不僅要能夠顯示當前溫濕度值，更重要的是需要蜂鳴器報警來警示用戶。

根據(jù)功能設計，這個系統(tǒng)主要分為下面三個部分：①溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊；②數(shù)據(jù)處理模塊；③用戶交互模塊[3]。

其中溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊主要是以DHT11為核心的模塊組。它運用單總線方法，接口便利，而且不需要額外的校準。分辨率為8bit，足以滿足人們生活環(huán)境溫濕度的檢測需要。數(shù)據(jù)處理模塊主要是由AT89S51單片機對DHT11采集到的溫濕度數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)的處理、計算和相應的邏輯操控的功能。而用戶交互模塊，顧名思義主要是供用戶使用。它主要由按鍵、LCD1602顯示器和蜂鳴警報器構(gòu)成。按鍵用來用戶設定溫濕度數(shù)值，LCD1602顯示器用來顯示數(shù)據(jù)，蜂鳴報警器用來提醒用戶。

單片機的職責是處理收集到的的數(shù)據(jù)，同時把數(shù)據(jù)輸送給顯示器以及其他電路，用以數(shù)據(jù)的顯示和其他電路的使用。溫濕度傳感器大都用來采集日常生活環(huán)境的溫濕度數(shù)值，并把所采集到的數(shù)據(jù)輸送至單片機，按鍵電路的主要功能是對個人的生活環(huán)境設置一個溫濕度區(qū)間，超出這個區(qū)間便會發(fā)聲報警。另外也是一個復位功能，即進行復位操作。蜂鳴器電路就是把三極管來實現(xiàn)的意圖告訴用戶可以相應的調(diào)整生活環(huán)境的溫濕度，而當前的溫濕度主要由顯示電路來完成。

把DHT11的DATA口連接AT89S51的P3.0口。顯示模塊就是把LCD1602與AT89S51的P0口一一連接[4]，當所測出的任一值低于預設值的時候，蜂鳴器便會蜂鳴報警。原理圖如圖1所示。

根據(jù)功能的所需，軟件流程圖如圖2所示。設計目標是進行對溫濕度的實時檢測并結(jié)合預設值進行比較，如果在預設值范圍內(nèi)，保持當前狀態(tài)；當實際溫濕度值超出了預設值的范圍，則必須警醒用戶進行調(diào)節(jié)。這個時蜂鳴器發(fā)聲報警。為此，軟件程序設計。首先，在剛接上電源時，蜂鳴器首先蜂鳴，這樣不僅可以驗證蜂鳴器是否能夠正常工作的同時，也警示用戶檢測系統(tǒng)開始工作。接著LCD進入初始化，這一方面顯示出溫濕度數(shù)值，分兩行顯示，第一行是溫度，第二行為濕度：另一方面，結(jié)合按鍵的功能，我們可以進行溫濕度預設。最后，系統(tǒng)程序便開始工作，把采集到的數(shù)據(jù)進行相關處理，然后與預設值進行比較，超出預設值范圍則發(fā)生報警并顯示出實際數(shù)值，同時對外通過數(shù)據(jù)總線輸出；而當判斷后，發(fā)現(xiàn)沒有超出預設值范圍，則蜂鳴器不工作，但會顯示當前數(shù)值。

3 結(jié)論

本檢測系統(tǒng)最大的優(yōu)點是具有高的性價比，另外，高集成度使得作品體積很小，采用USB方式供電，這樣直接的表現(xiàn)就是方便用戶的使用，攜帶。最后整個系統(tǒng)操作的非常簡單，讓它的適用性更廣。不可避免，該作品的缺點是精確度問題，一是顯示的溫濕度值只能精確到整數(shù)部分；二是檢測范圍問題，溫度檢測的范圍固定值為-40℃～-60℃，濕度預測的范圍限定在20%～90%RH。

參考文獻：

[1]李俊.基于單片機的溫濕度檢測與控制系統(tǒng)研究[J].微計算機信息，2010（21）：146.

[2]張冬林，李鑫，戴梅.基于DHT11的低成本蠶室溫濕度自動控制系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（18）：14-15.

[3]劉寶元，張玉虹，姜旭，段存麗.基于單片機的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].國外電子測量技術(shù)，2009（12）：77-80，83.

[4]李建民.單片機在溫度控制系統(tǒng)中的應用[M].江漢大學學報，1996，6：210-215.