基于AT89S52的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

 引言
    溫度、濕度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要環(huán)境參數(shù)．對(duì)其進(jìn)行適時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)量具有重要意義。利用單片機(jī)對(duì)溫、濕度控制。具有控溫、濕精度高、功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格低，簡(jiǎn)單靈活等優(yōu)點(diǎn)，很好的滿足了工藝要求。本文介紹了利用AT89S52單片機(jī)進(jìn)行溫度和濕度的檢測(cè)及其控制的智能化方法。

l 系統(tǒng)基本方案
    本系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)作為控制核心．對(duì)采集到的濕度模擬電壓信號(hào)通過ADC0809進(jìn)行分析處理．實(shí)現(xiàn)A／D轉(zhuǎn)換．以便數(shù)碼管顯示其濕度值。本設(shè)計(jì)可以手動(dòng)設(shè)置溫度／濕度的上、下限值，如只要有一樣與設(shè)定的值不符合時(shí)，即溫度／濕度過高或過低，則該系統(tǒng)會(huì)發(fā)出語音報(bào)警，同時(shí)繼電器立即切斷電源．實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的保護(hù)。

2 硬件系統(tǒng)的組成
    (1)主控模塊：采用AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器。Pl口控制數(shù)碼管顯示溫度和濕度值。P2口與ADC0809連接．實(shí)現(xiàn)濕度模擬電壓量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量便于單片機(jī)處理。鍵盤控制采用PO口．其中PO．O是溫度的設(shè)置，PO．1是濕度的設(shè)置，PO．2／PO．3是分別對(duì)溫度與濕度的上／下限值進(jìn)行設(shè)置。P0．4是DS18820溫度傳感器的接線口．PO．6是ISD1420語音芯片的接線口。原理如圖l：

    (2)顯示模塊：系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)顯示方式驅(qū)動(dòng)6個(gè)數(shù)碼管工作，其中4個(gè)數(shù)碼管用來顯示溫度值，2個(gè)用來顯示檢測(cè)到的濕度值。用74LSl38的輸入端來選擇位碼．單片機(jī)的P1口控制數(shù)碼管的斷碼。如檢測(cè)到的溫度與濕度發(fā)生變化時(shí)，數(shù)碼管即會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，起到實(shí)時(shí)顯示功能，電路如圖2。

    (3)語音播報(bào)模塊：采用語音芯片ISD1420，該芯片能夠高質(zhì)量地完成聲音錄制與還原，最大錄音時(shí)間為20秒，具備分段錄音功能．其工作電壓在4．5 V～5．5 V范圍，使用直接電平／邊緣存儲(chǔ)技術(shù)，省去了A／D、D／A轉(zhuǎn)換。其內(nèi)部集成了大容量的EEPROM，不再需要擴(kuò)展存儲(chǔ)器，便于與單片機(jī)連接。語音播報(bào)模塊電路如圖3。

    該電路的S3鍵為錄音鍵，Sl、S2鍵為播放鍵，A0-A7為地址選擇端，將ISDl420的A0一A7直接與單片機(jī)的P1口相連，就可以實(shí)現(xiàn)錄音地址選擇功能，再將播放鍵接于PO．6口以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制的實(shí)時(shí)播放功能。電源VCCA、VCCD其內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，但由于該芯片的干擾較小，因此兩者可短接在一起。
    (4)A／D轉(zhuǎn)換模塊：采用ADC0809轉(zhuǎn)換芯片，用于實(shí)現(xiàn)模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，由于模擬轉(zhuǎn)換電路的種類很多，選擇A／D轉(zhuǎn)換器從速度，精度和價(jià)格方面考慮．其內(nèi)部是8路模擬選通開關(guān)。以及相應(yīng)的通道抵制鎖存譯碼電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間是128 μS左右，單電源供電。
    (5)溫度和濕度采集模塊：溫度傳感器采用DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的智能溫度傳感器DSl8B20，采集的數(shù)據(jù)可直接送入微處理器而無需A／D轉(zhuǎn)換．能直接讀出被測(cè)溫度。它僅需要l條接口線即可實(shí)現(xiàn)與微處理器的雙向通信；只需要外接1個(gè)4．7 k的上拉電阻。無需其它外部器件。本系統(tǒng)對(duì)Dsl8B20采用數(shù)據(jù)線供電，溫度測(cè)量范圍為-50℃～125℃。通過編程可實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，測(cè)量精度為士0．5，用戶可自行設(shè)定非易失性報(bào)警上下限。由于采用單總線方式，可在該控制總線上掛接多個(gè)DSl8B20進(jìn)行不同部位的溫度檢測(cè)。濕度傳感器采用HSM一20G，其原理是每變化0．03 V濕度所增加的值為l％，其輸出的電壓值需經(jīng)過ADC0809轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，以便單片機(jī)處理從而讓數(shù)碼管顯示濕度值。其工作電壓范圍為直流電壓5．0±0．2 V，測(cè)試精度為土5％RH．工作電流(最大值)為2 mA，儲(chǔ)存環(huán)境濕度范圍為0至99％RH，工作環(huán)境濕度范圍為lO至90％(瞬間可達(dá)100％RH)，工作環(huán)境為0℃～50℃。
    (6)繼電器控制電路：電磁式繼電器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、堅(jiān)固耐用、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)．應(yīng)用極其廣泛，它是最為典型和常用的繼電器。本電路采用常閉繼電器由單片機(jī)控制，當(dāng)溫度或濕度異常時(shí)，繼電器開始工作且開關(guān)切斷電源，小燈熄滅，從而起到保護(hù)系統(tǒng)的作用。其電路如圖4。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用了匯編語言編程，只需對(duì)溫度／濕度進(jìn)行相應(yīng)的采集處理后，即可讓數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的溫度與濕度值。濕度采集的輸出電壓需要經(jīng)過ADC0809進(jìn)行轉(zhuǎn)換為數(shù)字量才可讓單片機(jī)處理。而語音播報(bào)只需接上單片機(jī)的I／O口，并對(duì)其接口線進(jìn)行編程方可完成?？偝绦蛄鞒倘鐖D5。

4 結(jié)束語
    該檢測(cè)系統(tǒng)以單片機(jī)AT89S52為核心實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度的檢測(cè)及其控制，運(yùn)行可靠，操作簡(jiǎn)單，精度高，響應(yīng)速度快。同時(shí)，通過LED數(shù)碼管直觀的顯示通過控制系統(tǒng)后的溫、濕度值．當(dāng)出現(xiàn)異?，F(xiàn)時(shí)，通過報(bào)警裝置發(fā)出警告，及時(shí)得到處理．從而滿足現(xiàn)場(chǎng)需要，具有廣泛的應(yīng)用前景。