STC89C52单片机温湿度检验装置的设计

STC89C52单片机温湿度检验装置的设计

梁新权

河南理工大学

摘要：本文拟设计一款基于STC89C52单片机的库存温湿度智能化控制系统，传感器模块选择一体式的温湿度传感器DHT11硬件模块，选择LCD1602液晶显示屏模块进行数据的动态化显示，在外接控制设备上连接继电器控制，并且采用语音模块实现动态化的语音播报效果。

关键词：STC89C52；硬件；模块；单片机；温湿度

前言：本次系统在设计目标的基础上采用模块化的设计方案，从温湿度测量、显示功能、控制实现三个角度进行综合设计，硬件系统具体分为5个基本模块，分别是STC89C52单片机主控模块、DHT11温湿度检测模块、LCD1602液晶显示模块、继电器控制模块以及按键阈值调整模块。在传感器模块中，考虑DHT11数字温湿度传感器模块，通过对当前环境内的温湿度进行检验，测量得到的数据需要传输到单片机内进行数据处理与分析，并且将对应的数据存储到LCD1602显示模块，为了提升显示的稳定性，系统设置传感器数据采集间隔时间为2s。系统整体采用继电器负载驱动装置，在环境温度与湿度超出设定阈值范围的基础上对负载实现驱动控制，不同模块对应降温、升温、干燥、喷水四个功能。

1 硬件设计

1.1 单片机模块

本次设计的主控模块选择STC89C52单片机作为主控装置，STC89C52单片机的时钟信号产生主要通过内部时钟方式以及外部时钟方式两种进行控制，单片机内部有单独的振荡电路，需要接入到XTAL引脚上，外接到陶瓷振荡器或者晶体构成晶振，形成的自激振荡器可以为单片机的内部提供时钟信号。晶振电路上的C1与C2实现快速起振以及频率稳定控制两种效果，选择的电容数值控制在5-30pF之间，数据的典型值为30pF。晶振电路的频率典型值为11.0592MHz。

复位电路是实现单片机初始化的电路结构，单片机最小系统中的复位电路主要通过按钮复位以及上电复位两种方式。上电复位是通过与外部电路复位电容实现充放电的过程，在Vcc上升时间控制在1ms以下，可以实现上电复位操作。

STC89C52单片机的时钟信号产生主要通过内部时钟方式以及外部时钟方式两种进行控制，单片机内部有单独的振荡电路，需要接入到XTAL引脚上，外接到陶瓷振荡器或者晶体构成晶振，形成的自激振荡器可以为单片机的内部提供时钟信号。

1.2 DHT11温湿度检验模块

DHT11数字温湿度传感器可以对数字信号输出结果进行校准的复合类高性能传感器，其采用的数字模块采集技术以及温湿度传感器技术为产品的稳定输出提供了重要的保障。在传感器内部包含有单独的电阻式感湿传感元器件，单独的NTC测温元件，内置有单独的8位单片机实现连接，在温湿度测量过程中能够实现较快的响应与反馈，并且系统本身的抗干扰能力较强，性价比向度较高。在单独的DHT11传感器中包含较快的湿度传感技术，实际的校准系数可以通过程序存储的方式在OTP内存中进行控制，传感器在进行参数检测的过程中需要对上述校准系数进行调用处理。

1.3 传感器模块电路

DHT11传感器与单片机STC89C52连接结构较为简单，需要选择单片机的P2.0口实现串行的数据收发，P2.0接口作为数据口，在连接传感器的pin2单总线之后，即能够实现与单片机的双向通信。考虑到本次测量范围的电路实际小于20米的范围，因此需要在2脚上安装一个5K的上拉电阻，并且pin4与pin1接入到单片机的GND以及VDD引脚。传感器的第三脚进行悬浮放置，对应的电路原理图 如图1所示。

1.4 显示模块

液晶显示模块选用LCD1602液晶显示装置，其核心在于结合液晶模块本身所具有的物理特性，通过对电压的调节实现区域上的控制，在通电之后就能够显示对应的电路信息。液晶显示的厚度相对较薄，并且可以在大规模的集成电路中实现高效驱动，并且能够进行高精度的内容显示。

1.5 控制端

电磁继电器是由基础的衔铁、线圈、铁芯以及触点弹簧片共同组成的自动控制装置，在线圈两端增加对应电压之后，线圈内会出现电流的流动，从而在弹簧片上产生相应的电磁效应，此时衔铁能够在电磁组作用力的影响下出现弹簧拉力的改变，开关会被铁芯所吸引，并且对衔铁的动静触点产生吸合的影响，在后续线圈断电之后，对应的电磁吸引力也会随之失去，此时衔铁能够在弹簧反作用力的效果下出现来回移动。在继电器模块中，采用PNP三极管电路实现驱动，在传感器检测到参数超过阈值的情况下，单片机会从高电平信号转变为低电平信号，此时三极管产生导通，并且继电器实现吸合效应，继电器则起到对相关自动系统的控制作用，可以实现负载的驱动。

2 软件设计

2.1 主程序流程图

按照各个子模块功能的需求特点以及实际系统的设计要求，本次设计绘制的

2.2 传感器采集流程图

DHT11温湿度传感器作为新型的依托单总线实现的数字传感器类型，其系统设计结构简单，功能丰富，具有良好的控制效果。DHT11传感器可以实现单总线通信，依托SPI、I2C、SCI总线实现数据传输的串行输入。本次设计DHT11温湿度传感器模块软件程序流程图设计如图3所示。

结语：本系统以单片机为核心部件的控制系统，采用模块化的设计方案，从硬件布局与软件设计两个方面进行一体式设计。选择STC89C52单片机作为主控芯片，选择DHT11一体式温湿度传感器对环境温湿度参数进行检测，并且将结果输入到单片机，单片机对传感器信号处理之后通过LCD1602显示模块显示当前的 温湿度数值，并且系统可以通过按键模块设计阈值，在低于阈值标准的情况下可以驱动相应的继电器进行工作。在搭建硬件环境的基础上，利用软件编程，最终基本上实现了各项要求。

参考文献：

[1]吴钊.基于单片机的实时温湿度测控系统设计研究[J].信息技术与信息化,2020,12:128-131.

[2]李志伟,东伟,黄双成.基于DHT11的农业大棚温湿度监控系统设计[J].工业仪表与自动化装置,2021,01:39-43.

[3]杨金祥,章海.农业温室大棚温湿度控制系统的设计[J].农村经济与科技,2021,3205:70-73.