1、引言 第 1 页（共 43 页） 基于基于 AT89C51 单片机温湿度显示报警系统设计单片机温湿度显示报警系统设计 1 引言引言 1.1 选题背景选题背景 20 世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社 会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现 代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快1。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS 化、低 功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单 片机的主要发展趋势2。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统
2、的控制 系统设计思想和设计方法3。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在 已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技 术，是传统控制技术的一次革命4。 单片机模块中最常见之一的是传感器，温湿度显示报警系统是一种基于单片机的用 数字电路技术实现温湿度控制的装置，在实践社会生产当中拥有广泛的应用。 1.2 目的和意义目的和意义 随着社会的发展，人们对时间和环境中的温度及湿度的要求越来越高，尤其在日 常的生活中和人们的生活和健康有着紧密的联系，特别是当人们乘坐公共交通工具时， 温湿度以及实时时间和人们的出行都有着密切的联系。温湿度控制在日常生活中使用比 较
3、普遍, 如各种仪器控制箱、温室或生产车间的温度湿度控制、空调列车车厢空气环境 的控制等5。常见的低端产品多采用机械指针式或水银柱式温湿度计, 体积小、质量轻、 价格低、安装简便。但是, 此类产品测量精度低, 没有 LED 显示屏, 不能向智能化方向 发展, 不利于进行功能扩展，如不能自动报警6。 目前，虽然在工业生产中和科研实验中通过对温湿度测量来进行自动控制的设备越 来越普及，应用场合也越来越多。但是，随之而来的问题是如何能够测得精确的温湿度 以保证自动控制设备能够正确地发出控制指令来控制生产过程。另一方面，如果温度或 者湿度过高过低可能会对一些设备中的一些半导体元器件造成损坏7。因此，对于
4、自动 基于单片机温湿度显示报警系统设计 第 2 页（共 43 页） 温湿度报警的需求也在逐渐增加。本文基于以上方面的考虑，研究并设计了一种基于单 片机的自动温湿度显示与报警系统。 一般温湿度控制系统中的温湿度测量均采用热敏电阻与湿敏电容，这种传统的模拟 式温湿度传感器一般都需要设计信号调理电路并经过复杂的校准和标定过程，因此测量 精度难以保证，且在线性度、重复性、互换性等方面也存在一定问题8。这种传感器只 适合那些测量点数较少， 对精度要求不高的场合。 因此设计出一款基于单片机的精度高、 稳定性好、成本低的温湿度显示报警系统具有重要实际意义。 1.3 技术要求和设计范围技术要求和设计范围 现代
5、社会越来越多的实验都要求在严格的环境条件下完成，而温度和湿度是实验 室最基本的环境条件，也是对实验影响较大的因素。一般温湿度控制系统中的温湿度测 量均采用热敏电阻与湿 敏电容9， 这种传统的模拟式温湿度传感器一般都需要设计信号 调理电路并经过复杂的校准和标定过程， 因此测量精度难以保证， 且在线性度、 重复性、 互换性等方面也存在一定问题。这种传感器只适合那些测量点数较少，对精度要求不高 的场合。因此设计出一款精度高、稳定性好、成本低的温湿度检测控制系统将具有一定 的市场。本系统采用具有高精度10、防干扰等优点的数字式传感器 SHT11，不需要外 部元件，可适配各种单片机。这为开发新一代的温湿
6、度测控系统提供了有利条件，同时 也有助于将温湿度测控技术提高到新的水平。 1.4 发展现状发展现状 单片机诞生于 20 世纪 70 年代末，经历了 SCM、MCU、SOC 三大阶段11。 （1） SCM 即单片微型计算机阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。 创新模式获得成功，奠定了 SCM 与通用计算机完全不同的发展道路。 （2）MCU 即微 控制器阶段12，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的 各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。 （3）单片机是嵌入式系统的 独立发展之路，向 MCU 阶段发展的重要因素13，就是寻求应用系统在芯片上的最大化 解决；因此，专用单片机的发展自然形成了 SOC 化趋势。随着微电子技术、IC 设计、 EDA 工具的发展14，基于 SOC 的单片机应用系统设计会有较大的发展。 方案论证 第 3 页（共 43 页） 智能温度传感器在 20 世纪 90 年代中期问世。它是微电子技术、计算机技术和自 动测试技术的结晶。目前，国际上已开发出多种智能
