尹华涛

摘要：系统采用数字输出温湿度复合传感器DHT11和具备低耗能、高性能的8位单片机——AT89S51以及高集成的LCD1206字符型液晶显示模块、蜂鸣报警器组成温湿度检测报警器，用户只需通过按键来设定一个符合自身的温湿度范围，系统检测出的实际温湿度数值，经过系统的数据处理，与预先设定的温湿度范围值进行对比，当实际数值超出预先设定时，报警模块电路便开始工作，即发声报警并输出数字信号。软件部分包括主程序、显示模块子程序和测温湿度子程序。

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.

关键词：AT89S51单片机；LCD1206显示器；DHT11传感器；蜂鸣报警器

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

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）29-0135-02

0 引言

温度和湿度是物理学中的两个基本物理量，对这两个量的精确检测和控制，随着科学的发展越发重要。近年，温湿度检测系统发展迅猛，由最初的复杂系统结构，需要耗费大量的人力物力到现在的智能化、简单化、高集成化；由虚拟到数字在智能化等仪器先后的出现，加速了智能化温湿度检测的发展；以数据采集为基础结构发展的温湿度传感器检测报警器在各类应用中也发挥着举足轻重的作用[1]。然而现有的温湿度测试技术在稳定性、精确性方面已经不再能够满足科学研究的需求，因此，对新一代传感器的研究、开发便显得尤为重要。

1 系统简介

环境温湿度的变化是一个渐变量，随着时间的变化不是很剧烈。只有对温湿度作出更准确的检测判断以及与温湿度变化能匹配的控制速度，才能为后续其它控制打下可靠的基础。当环境中的温湿度发生变化时，传感器中相应的物理量随之发生相应的变化。再经内部电路的处理——转化为相对应的电压，然后交由单片机进行数据处理[1，2]。最后再由LCD1602显示屏显示出所测量的实际温湿度数值。该系统通过按键来预先设定温湿度，传感器向中央控制系统输送实时测量的信息，一旦时机测量值超过预设值，蜂鸣器就会发声报警进行提醒，随后系统做出相应的调整控制即可。

2 系统要求与软硬件构成

温度检测的范围固定值为-40℃～-60℃，测温精度数值为：±1℃；湿度预测的范围限定在20%～90%RH，测量湿精度的数值为：±5%RH。用户通过按键进行对温湿度的调节。当所处环境的预定值超过固定的范围，报警气就会响起来。报警的方式普通蜂的鸣叫声，以四位的形式在LED屏显示。要实现的功能是：实时检测所处环境的温度，并显示出来。再与用户所设定的初始范围进行对比，一旦超出范围，不仅要能够显示当前温湿度值，更重要的是需要蜂鸣器报警来警示用户。

根据功能设计，这个系统主要分为下面三个部分：①温湿度数据采集模块；②数据处理模块；③用户交互模块[3]。

其中温湿度数据采集模块主要是以DHT11为核心的模块组。它运用单总线方法，接口便利，而且不需要额外的校准。分辨率为8bit，足以满足人们生活环境温湿度的检测需要。数据处理模块主要是由AT89S51单片机对DHT11采集到的温湿度数据进行数据的处理、计算和相应的逻辑操控的功能。而用户交互模块，顾名思义主要是供用户使用。它主要由按键、LCD1602显示器和蜂鸣警报器构成。按键用来用户设定温湿度数值，LCD1602显示器用来显示数据，蜂鸣报警器用来提醒用户。

单片机的职责是处理收集到的的数据，同时把数据输送给显示器以及其他电路，用以数据的显示和其他电路的使用。温湿度传感器大都用来采集日常生活环境的温湿度数值，并把所采集到的数据输送至单片机，按键电路的主要功能是对个人的生活环境设置一个温湿度区间，超出这个区间便会发声报警。另外也是一个复位功能，即进行复位操作。蜂鸣器电路就是把三极管来实现的意图告诉用户可以相应的调整生活环境的温湿度，而当前的温湿度主要由显示电路来完成。

把DHT11的DATA口连接AT89S51的P3.0口。显示模块就是把LCD1602与AT89S51的P0口一一连接[4]，当所测出的任一值低于预设值的时候，蜂鸣器便会蜂鸣报警。原理图如图1所示。

根据功能的所需，软件流程图如图2所示。设计目标是进行对温湿度的实时检测并结合预设值进行比较，如果在预设值范围内，保持当前状态；当实际温湿度值超出了预设值的范围，则必须警醒用户进行调节。这个时蜂鸣器发声报警。为此，软件程序设计。首先，在刚接上电源时，蜂鸣器首先蜂鸣，这样不仅可以验证蜂鸣器是否能够正常工作的同时，也警示用户检测系统开始工作。接着LCD进入初始化，这一方面显示出温湿度数值，分两行显示，第一行是温度，第二行为湿度：另一方面，结合按键的功能，我们可以进行温湿度预设。最后，系统程序便开始工作，把采集到的数据进行相关处理，然后与预设值进行比较，超出预设值范围则发生报警并显示出实际数值，同时对外通过数据总线输出；而当判断后，发现没有超出预设值范围，则蜂鸣器不工作，但会显示当前数值。

3 结论

本检测系统最大的优点是具有高的性价比，另外，高集成度使得作品体积很小，采用USB方式供电，这样直接的表现就是方便用户的使用，携带。最后整个系统操作的非常简单，让它的适用性更广。不可避免，该作品的缺点是精确度问题，一是显示的温湿度值只能精确到整数部分；二是检测范围问题，温度检测的范围固定值为-40℃～-60℃，湿度预测的范围限定在20%～90%RH。

参考文献：

[1]李俊.基于单片机的温湿度检测与控制系统研究[J].微计算机信息，2010（21）：146.

[2]张冬林，李鑫，戴梅.基于DHT11的低成本蚕室温湿度自动控制系统设计[J].现代农业科技，2010（18）：14-15.

[3]刘宝元，张玉虹，姜旭，段存丽.基于单片机的温湿度监控系统设计[J].国外电子测量技术，2009（12）：77-80，83.

[4]李建民.单片机在温度控制系统中的应用[M].江汉大学学报，1996，6：210-215.