基于单片机的温湿度自动控制系统.doc

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1、目录摘要IAbstractII第一章、绪论11.1 课题背景11.2 立题的目的和意义11.3 植被栽培技术11.4 本系统主要研究内容2第二章、系统总体分析32.1 总体方案设计32.2 硬件的选择5第三章、硬件系统设计73.1 中央控制模块73.1.1 单片机at89c51简介73.1.2 时钟电路103.1.3 复位电路113.2 键盘识别模块123.2.1 8279可编程键盘/显示器接口芯片简介123.2.2 电路设计143.3 温湿度采样模块143.3.1 温度采样153.3.2 湿度采样173.4 逐次逼近式A/D转换模块193.4.1 ADC0809简介193.4.2 ADC08

2、09的工作过程203.5 显示模块213.5.1 LCD1602简介213.5.2 LED简介223.5.3 LCD1602的显示操作223.6 动作执行模块263.6.1 光电耦合器PC817263.6.2电路设计273.7 报警模块273.8 其它元件功能简介283.8.1 锁存器74LS373283.8.2 D触发器29第四章、软件系统设计314.1 系统初始化模块314.2 键盘显示模块324.3 采样转换模块334.4 温湿度控制模块34结论37致谢38参考文献39附录A系统原理图40附录B 系统源程序41第一章、绪论1.1 课题背景改革开放以来，人们对生活质量的要求显著提高，对美丽

3、的植被和花卉的需求量也急剧上升，这对以种植植被为生计的园林工人是一个机遇，同时也对传统的手工植被种植是一个挑战，而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着非常重大的意义。 种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必须有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法，而且其应用十分广泛。1.2 立题的目的和意义8051单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实例也很多。使

4、用8051单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习、掌握，性价比高。 使用8051型单片机设计温湿度控制系统，可以及时、精确的反映温室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被的生长提供了更加适宜的环境。1.3 植被栽培技术植被 “设施栽培”，即“保护地栽培”。它是指在某种类型的保护设施内（如阳畦、温室、大棚等），人为地创造适宜植被生长发育的最佳环境条件，在不同季节内，尤其是不利于植被生长的季节内进行植被栽培的一种措施。设施栽培是人类利用自然、改造自然的

5、一种创造。由于设施内的条件是可以人为控制的，使得植被的周年生产得以实现。玻璃温室和塑料薄膜温室出现后，植被生产出现了划时代的变化。现在人们可以根据自己的意愿，随时生产出所需要的各种植被。可以说，这是“设施栽培”的功劳。在不利于植被生长的自然环境中，温室能够创造适宜植被生长发育的条件。温室环境的调节主要包括日光、温度、湿度三个方面。 温度：根据植被生长的适宜温度进行温室温度调节，若低于下限温度则采取升温措施，通常采取电热增温和火力增温等，火力增温比较方便。若高于上限温度则采取降温措施，通常通过水管降温和风扇降温，风扇降温比较方便。 日光：遮荫是调节日照强度最好的办法，其具体做法是加盖遮阳网或草席

6、，这种方法兼有降低温度的效果。 湿度：为满足温室植被对湿度的要求，可以在地上、台阶、盆壁洒水，还可以在空中悬挂湿布，以增加水分的蒸发，最好的办法是设置自动喷雾装置，自动调节湿度。如果湿度过大，容易导致植被病害，可以采用通风的办法来降低湿度，而且最好在室温与气温相差不大的时候进行。本系统注重温度和湿度的调节，光照强度没有考虑其中。1.4 本系统主要研究内容本系统所要完成的任务是： 人性化的设计。界限温度值及湿度值能够由用户根据不同植被的各种生长需求由键盘输入并通过显示器显示。 能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。 通过采集温度及湿度值，准确的判断设定值与当前值之间的差异，及时的启动报警装置（

7、包括警报灯的提示功能以及提示音等）进行报警，同时采取相应的措施调整当前值。如：在检测出当前值高于设定的上限值时，系统会自动执行相应的降温措施，直至温度降到合适温度。 根据植被在不同时间段内对温湿度的不同要求，用户可随机更改温度及湿度值，以满足用户不同的需求。第二章、系统总体分析2.1 总体方案设计本设计是基于单片机对数字信号的高敏感性和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D模拟数字转换芯片的性能，我设计了以at89c51为核心的一套控制系统，其中包括A/D转换、单片机、复位电路、温度检测、湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。AD590温度测量HS1100湿度测量 信号

8、调理电路键盘显示报警电路输出控制A/D转换 单片机时钟电路复位电路LCD显示图2-1 系统总体框图首先，系统启动后，提示用户输入温度的上限与下限的温度值。用户输入之后，系统自动求出中间值，根据实际温度的情况采取相应的方案。如下所示： 下限温度 中间温度 上限温度28 - 32 - 36如果该时刻的实际温度值低于用户给定的下限温度值时，系统立即启动报警装置，且系统处于升温状态，直到实际温度达到用户输入的上下限温度的中间值一定区间内时停止升温。反之，如果实际温度值高于用户设定的上限值时，系统也会立即启动报警装置，且系统处于降温状态，直到实际温度达到用户输入的上下限温度的中间值一定区间内时停止降温。

9、选择中间值作为控制参数，防止升温降温升温的死循环，因为温度低于下限时会一直升温，可能会导致升温之后温度高于上限值系统又开始降温，这样系统便一直重复升温降温升温过程，导致设备在某一个温湿度点附近频繁的启停，使设备寿命下降，而且没有实际意义。选择中间值的一定区间，是防止达到中间值时，采取了停止升温或者降温措施，温度还是会持续上升或下降一会儿，这时候温度可能不是正好在中间值处，系统便还是采取升温或者降温的措施，而此时的温度值可能已经是很适合植被生长的需要的温度值。所以本方案选在中间值的正负一度区间内，认为此区间内都是适合的，不产生任何控制动作变化，这样就能解决设备频繁启停问题。整个系统通过键盘827

10、9给定温湿度的上下限值并通过8位数码管显示，其中前四位数码管显示温度上下限值，后四位显示湿度的上下限值，传感器测量的信号经信号调理电路处理后再经 ADC0809进行模数转换，最后由LCD1602显示出来，LCD除了显示实时的温湿度值，还显示给定的温湿度的中间值。 温度监控：对温室当前温度进行测量，并通过升温或降温措施使温度达到适合于植被生长的最佳温度值。 湿度监控：对温室当前湿度进行测量，并通过喷雾或去湿达措施使湿度达到适合于植被生长的最佳湿度。 控制处理：当温度、湿度越限时报警，报警的同时也采取相应的解决措施进行温度和湿度的控制。 键盘输入及显示：这个模块主要负责用户设定值的输入及相关数据的

11、显示，其中包括LED和LCD显示。LED显示给定的上下限温湿度， LCD1602液晶显示用于操作提示，同时也显示实时的温湿度和给定的中间温湿度。LCD第一行显示温度的实时值和给定的温度中间值，第二行显示当前湿度值和系统给定的中间的湿度值。 动作执行模块：这一模块是在系统把实际环境温湿度值与给定界限值相比较后，在越限的情况下执行加热/制冷措施或者执行加湿/去湿措施。 越限报警：在温湿度越限时声光报警，当温湿度大于上限值时声音报警的同时红色灯发光，当温湿度低于下限值时声音报警的同时绿色灯发光。2.2 硬件的选择通过上面的总体方案和实施措施的讨论后可以开始着手硬件系统的设计，硬件系统是应用系统的基础

12、、软件系统设计的依据主机与主要部件的选择：根据总体功能和性价比及其运行速度等因素的考虑，选用MCS-51系列的89C51为主机，满足上面的要求而且设计方便，不需要再存储扩展。数据存储片内设有128B，外部有8279的256B，而由于存入的数据是随时更新的且不计小数位，存入 8个16进制数字，其总共需要的容量只有16B，已经够用。对于外部模拟量（温度、湿度）的转换，选用ADC0809能够满足要求。 温室温湿度控制系统是由89C51单片机作为中央控制装置，模数转换器ADC0809，温度传感器AD590和湿度传感器HS1100，风扇，加热设备，加湿设备，排潮设备，键盘显示芯片等共同组成的，其功能和原

13、理如下： 89C51作为中央控制装置，负责中心运算和控制，协调系统各个模块的工作。 传感器AD590作为温度测量装置，负责系统温度的测量。它的测温范围在-55+150之间，而且精度高。M档在测温范围内非线形误差为0.3。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。使用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，接口也很简单。作为电流输出型传感器的一个特点是，和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。湿度传感器HS1100作为湿度测量装置，负责系统对环境湿度的测量。 模数转换器ADC0809：即由模拟信号转换为数字信号。它共有8个模数

14、转换通道。模数的转换共有2种方法。一种是利用INT0中断，当一次转换结束后，ADC0809使INT0产生中断，通知系统转换完毕；另一种使用延时方法，开始转换后系统延时100微秒等待转换完成。本方案采用延时转换的方法。 键盘显示芯片：用8729识别键盘，负责用户的输入及相关数据的LED显示。例如选择系统的工作模式，用户输入温度及湿度的界限数据，显示实时的温度及湿度值等等。 风扇：负责系统的降温工作。 加热设备：负责系统的加热工作。 喷雾设备：负责系统的加湿工作。 排潮设备：负责系统的去湿工作。报警模块：负责系统的报警功能。如果当前的温湿度超过用户设定的界限值时系统将自动报警，音效模块发出报警声的

15、同时报警灯发光，通知用户采取相应的措施。第三章、硬件系统设计3.1 中央控制模块3.1.1 单片机at89c51简介89C51是Intel公司于80年代初推出的8位嵌入式微控制器（内部数据总线为8位，外部数据总线为8位），它与MCS-96系统中的其它芯片相比，具有性能高、功能全、售价低廉、使用方便（48PINDIP）等优点。89C51在工业应用方面有许多明显的特点，它具有灵活方便的8位总线外围支持器扩展功能，而在数据处理方面又有8位微机的快速功能。由于大的高度集成化已把许多常用的输入检测输出控制通道都制作在同一块硅片上，大大地灵活了外部连线，增强了系统的稳定性并且速度快（时钟12MHz），非常

16、适合于工业环境下安装使用。因此本系统CPU选用89C51芯片。89C51单片机引脚采用40双列直插式封装结构。89C51系统CPU中的主要组件有：高速寄存器阵列、特殊功能寄存器（SFR）、寄存器控制器和算术逻辑单元（RALU）。它与外部通讯是通过特殊功能寄存器SFR或存储器，控制器进行的。8051系统的CPU的主要特色是体积小，重量轻，抗干扰能力强，售价低，使用方便。此外，通过SFR还可以直接控制I/O、A/D、PWM、串行口等部件的有效运行。CPU内部的一个控制单元和两条总线寄存器阵列和EALU连接起来。这两条总线是：16位地址总线（A-BUS）和8位数据总线（D-BUS）。数据总线仅在RA

17、LU与寄存器阵列或SFR之间传送数据，地址总线用作上述数据传送的地址总线或用作与寄存器控制器连接的多路复用地址/数据总线。CPU对片内RAM访问是直接访问和通过寄存器R0,R1间接访问的。89C51工作时所需的时钟可通过其XTALL输入引脚由外部输入，也可采用芯片内部的振荡器。其工作频率为612MHz。在本系统中采用11.0592MHz频率。图3-11单片机at89c51的管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的

18、第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部

19、上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉电阻为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下:P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串

20、行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉

21、冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/E

22、A端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 2振荡器特性： XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 3芯片擦除： 整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平1

23、0ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 3.1.2 时钟电路单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的，在单片机的XTAL1和XYAL2两个管脚接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，电路中电容器和对振荡频率有微调作用，通常取(3010)pF石英晶体选择6MH

24、z或12MHz都可以。时钟电路如图3-2所示。 图3-2系统时钟电路 3.1.3 复位电路单片机的RST管脚为主机提供了一个外部复位信号输入口。复位信号是高电平有效，高电平有效的持续时间为2个机器周期以上。单片机的复位方式可由手动复位方式完成。电阻、电容器的参考值=10K、=10uF、=0.01uF。复位电路如图3-3所示。 图3-3系统复位电路3.2 键盘识别模块3.2.1 8279可编程键盘/显示器接口芯片简介8279使Intel公司为8位微处理器设计的通用键盘/显示器接口芯片，其功能主要体现在二个方面：接收来自键盘的输入数据并作预处理；数据显示的管理和数据显示器的控制。单片机采用8279

25、管理键盘和显示器，可减少软件程序，减轻负担，且显示稳定，程序简单。8279可适应各种键盘和显示器的不同工作方式,这是由于8279内的各功能块的工作是可程控的,用户可根据自己的要求,利用向8279写命令字的方法对8279的工作方式等进行编 程 ,只要同时使CS=0 WR=A0=1,则可向8279写命令字,并在WR的上升沿把命令打入 8279。 对CPU而言,8279只有两个口地址,一个用于读写命令和状态(CS=0,A0=1),一个用于读写数据 (CS=0,A0=0)但用于编程命令字却有多种,在8279中用于区别各种不同命令字的方法是命令字代码的高3位(D7,D6,D5,)编码而低5位是命令字的真

26、正内容。8279的引脚功能（采用40线双列直插式封装）：DB0DB7：双向外部数据总线。用于传送8279与CPU之间的命令、数据和状态。CS：片选信号线，低电平有效，单片机在CS端为低时可以对8279进行读/写操作。A0：区分信息的特征位。当A0位置1时，CPU写入8279的信息位命令，CPU从8279读出的信息为8279的状态；当A0为0时，I/O信息都为数据。RD：读信号输入线，低电平有效，将缓冲器读出，数据送往外部总线。WR：写信号输入线，低电平有效，将缓冲器读出,将数据从外部数据总线写入8279的缓冲器。IRQ：中断请求输出线，高电平有效，在键盘工作方式下，当FIFO/传感器RAM中有

27、数据时，此中断线变为高电平，在FIFO/传感器RAM每次读出时，中断线就下降为低电平，若在RAM中还有信息，则此线又变为高电平。在传感器工作方式中， 每当探测到传感器信号变化时，中断线就变为高电平。RL7RL0：键盘回送线，平时为高电平，回送线，经过按键或传感器开关与扫描线联接， 这些回送线内部设置有上拉电路，使之保持为高电平，只有当一个按键闭合时，对应的返回线变为低电平；否则均保持高电平。SL7SL0：扫描输出线，用于对键盘和显示器进行扫描。OUTB3OUTB0 OUTA3OUTA0：显示段输出线。BD：显示熄灭控制线，低电平有效。空格显示,此输出端信号用于在数字转换时将显示空格或者用显示空

28、格命令控制其显示空格字符。RESET：复位输入线，高电平有效。SHIFT：换位功能，当有开关闭合时被拉为低电平，没有按下SHIFT开关时，SHIFT输入端保持高电平，在键盘扫描方式中，按键一闭合，按键位置和换位输入状态一起被存贮起来。CNTL/STB：当CNTL/STB开关闭合时将其拉到低电平，否则始终保持高电平， 对于键盘输入方式，此线用作控制输入端，当键被按下时，按键位置就和控制输入状态一起被存贮起来，在选通输入方式中，作选通用，把数据存入FIFO RAM中。CLK：外部时钟输入线，其信号由外部振荡器提供。Vcc,GND：分别为+5V电源和地。8279可按其功能分为：键盘功能块;显示功能块

29、;控制功能块;与CPU接口功能块控制功能块包括。控制和定时寄存器、定时和控制、扫描计数器三部分，它主要用来控制键盘和显示功能块工作。控制和定时寄存器：用于存贮来自CPU的编程命令，CPU对8279编程以确定键盘与显示器工作 方式和其它工作条件时,先把命令控制数据放到数据总线上，然后使A0=1，WR=CS=0并在WR 上升沿把命令键存在控制和定时寄存器中，并经译码，建立适当的功能。 定时和控制：它含基本的定时计数器,第一个计数器是一个分频系数为2-31的前置定时器，分频系数可由程序预置，使内部频率为100KHz，从而能给出5.1ms键盘扫描时间和10.3ms反跳时间，其它计数器将此基本频率分频后

30、，提供适当的按键扫描、行扫描、键盘阵列、扫描以及显示器扫描次数.。扫描计数器：扫描计数器有两种工作方式,在编码工作方式时，计数器提供一种二进制计数， 通过管脚SL0-SL3输出后经外部译码才能提供给键盘和显示器的扫描作用，在译码工作方式时，扫描计数器对最低二位进行译码，SL0-SL3输出4选1的译码信号，作为显示器和键盘的译 码扫描。 键盘功能块包括：返回缓冲器,键盘反跳及控制，8x8 FIFO传感器RAM,FIFO/传感器RAM状态。3.2.2 电路设计键盘显示系统采用8279芯片控制16键的键盘和8个七段数码管，以实现用户的输入与数据输出。16个键分别是“0”到“F”，对应的键值是0到15

31、不需要键值的转换。七段数码管采用共阴极，系统中使用的段码如下表3-1所示。显示01234567段码3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H显示89ABCDEF段码7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H表3-18279初始化时，设定的相关命令字如下：Z8279 EQU 08701H ;8279 状态/命令口地址D8279 EQU 08700H ;8279 数据口地址LEDMOD EQU 00H ;左边输入 八位字符显示 ;外部译码键扫描方式,双键互锁LEDFEQ EQU 38H ;扫描速率LEDCLS EQU 0D1H ;清除显示 RAMLEDWR0 EQU 80H ;设定的将

32、要写入的显示RAM地址本系统采用的是8位LED、8*2的行列式键盘的接口电路。电路中8279采用外部译码方式，SL0SL2经译码器74LS138译码产生扫描信号/Y0/Y7,作为键盘的列线和显示器的扫描信号。OUTB0OUTB3和OUTA0OUTA3作为8位段选码的输出端口。IRQ经反向接at89c51单片机的/INT1端，当有键按下时，申请中断，在中断服务子程序中将键号读入CPU.3.3 温湿度采样模块当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也

33、是不可缺少的环节。传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。3.3.1 温度采样（1） 温度传感器AD590简介AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。根据特性分挡，AD590的后缀以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密温度测量电路，其电路外形如图3-4所示，它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电

34、源正端V；2脚为电流输出端I0；3脚为管壳，一般不用。集成温度传感器的电路符号如图3-4所示。图3-4 AD590外形（图1）及电路符号（图2） 流过器件的电流（A）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：I T/T=1A /K式中：IT 流过器件（AD590）的电流，单位A。T热力学温度，单位K。 AD590的测温范围-55- +150。 AD590的电源电压范围为4V-30V。电源电压可在4V-6V范围变化，电流IT变化1A，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。 输出电阻为710M。 精度高。AD590共有I、J、K、L、M

35、五档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线形误差0.3。（2） 放大器OP07简介OP07高精度运算变压器具有极低的输入失调电压，极低的失调晓以大义温漂，非常低的输入噪声电压及长期稳定等特点。可广泛应用于稳定积分、精密绝对电路、比较器及微弱信号的精确放大，尤其适应宇航、军工及要求微型化、高可靠的精密仪器表中。OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的单运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25V），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点

36、，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。OP07特点： 超低偏移： 150V最大 。 低输入偏置电流： 1.8nA 。 低失调电压漂移： 0.5V/ 。 超稳定，时间： 2V/month最大 高电源电压范围： 3V至22VOP07芯片引脚功能说明：1和8为偏置平衡(调零端)，2为反向输入端，3为正向输入端，4接地，5空脚， 6为输出，7接电源+ （3） 温度采样电路设计电流型温度传感器AD590对温度进行测量，测量信号经放大器放大处理，电路如下图所示：图3-5如图3-5所示通过放大器OP07对传感器AD590采集的温度信号进行放大处理后

37、输入到A/D转换器ADC0809进行转换处理。3.3.2 湿度采样（1） 湿度传感器HS1100简介测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。下面 介绍HS1100/HS1101湿度传感器及其应用。1. 特点不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触（HS1100）和侧面接触（HS1101）两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电

38、路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。 图3-6a、湿敏电容工作的温、湿度范围 图3-6b、湿度-电容响应曲线相对湿度在1%-100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF，其误差不大于2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04 pF/。可见精度是较高的。（2） 放大器LM224简介LM224是四运放集成电路，它采用14管脚双列直插塑料（陶瓷）封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图2-14所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo

39、”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。 图3-7图3-8 lm224功能引脚图（3） 湿度采样电路设计 HS1100/HS1101电容传感器对湿度进行测量并放大器LM224放大处理，电路如下图所示：图3-93.4 逐次逼近式A/D转换模块3.4.1 ADC0809简介逐次逼近型A/D转换器属于直接型A/D转换器，它能把输入的模拟电压直接转换为输出的数字代码，而不需要经过中间变量。主要由比较器、环形分配器、控制门、寄存器与D/A转换器组成。ADC0809简介1A

40、DC0809引脚功能图3-10ADC0809引脚图 IN0IN7：8路模拟量输入。A、B、C：3位地址输入，2个地址输入端的不同组合选择八路模拟量输入。 ALE：地址锁存启动信号，在ALE的上升沿，将A、B、C上的通道地址锁存到内部的地址锁存器。 D0D7：八位数据输出线，A/D转换结果由这8根线传送给单片机。 OE：允许输出信号。当OE=1时，即为高电平，允许输出锁存器输出数据。 START：启动信号输入端，START为正脉冲，其上升沿清除ADC0809的内部的各寄存器，其下降沿启动A/D开始转换。 EOC：转换完成信号，当EOC上升为高电平时，表明内部A/D转换已完成。2ADC0809内部

41、结构图逐次逼近型A/D转换器ADC0809由八路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、D/A转换器、寄存器、控制电路和三态输出锁存器等组成。其内部结构如图3-11所示。图3-11ADC0809内部结构3.4.2 ADC0809的工作过程首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 AD转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到AD转换完成，EOC变为高电平，指示AD转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据

42、总线上。3.5 显示模块显示模块由LED显示和LCD显示构成，其中8位数码管显示用户给定的温湿度上下限值，前四位数码管显示温度上下限值，后四位显示湿度的上下限值，LCD1602液晶显示用于操作提示，同时也显示实时的温湿度和给定的中间温湿度值。其中LCD第一行显示温度的实时值和给定的温度中间值，第二行显示当前湿度值和系统给定的中间的湿度值。3.5.1 LCD1602简介LCD显示器分为字段显示和字符显示两种。其中字段显示与LED显示相似，只要送对应的信号到相应的管脚就能显示。字符显示是根据需要显示基本字符。系统中采用LCD1602作为显示器件输出信息。与传统的LED数码管显示器件相比，液晶显示模

43、块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等优点，而且不需要外加驱动电路，现在液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的显示器件了。LCD1602可以显示2行16个汉字。LCD1602的引脚功能LCD1602模块的引脚如图3-12所示，其引脚功能如下： RS：数据和指令选择控制端，RS=0命令状态；RS=1数据 R/W：读写控制线，R/W=0写操作；R/W=1读操作 A：背光控制正电源 K：背光控制地 E：数据读写操作控制位，E线向LCD模块发送一个脉冲，LCD模块与单片机间将进行一次数据交换 DB0DB7：数据线，可以用8位连接，也可以只用高4位连接，节约单片机资源。 VDD：电源端 VEE：亮度控

44、制端（1-5V） VSS：接地端VSS VDD VO RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 A KLCD 模 块1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16图3-12LCD1602模块3.5.2 LED简介LED是单片机应用系统中一种常见的输出设备，通常使用的是七段显示。这种显示块有共阴极与共阳极两种。以共阴极为例：显示个位“4”a 送 0d、e 送 0b、c、f、g 则送 1gnd 送 0则立刻显示4。它由8个发光二极管（7段和一个小数点）构成，可用来显示09，A、B、C、D、E、F、G(小数点)。在数码管中，若把各

45、二极管的阴极连接在一起称为共阴极数码管；若把各二极管的阳极连接在一起，则称为共阳极数码管。在本系统中采用共阴极数码管。3.5.3 LCD1602的显示操作1四种基本操作LCD有四种基本操作，具体如表3-2所示。表3-2LCD与单片机之间有四种基本操作RSR/W操作00写命令操作(初始化，光标定位等)01读状态操作(读忙标志位)10写数据操作(要显示内容)11读数据操作(可以把显示存储区中的数据反读出来)(1)读状态字执行读状态字操作，如表3-2满足RS=0，R/W=1。根据管脚功能，当为有效电平时，状态命令字可从LCD模块传输到数据总线。同时可以保持一段时间，从而实现读状态字的功能。读状态字流程如图3-13所示。图3-13读入状态字流程图(2)命令字表3-3所示为命令字，其主要介绍了指令名称、控制信号及控制代码。其指令名称是指要实现的功能；控制代号是采用的十六进制的数值表示的。 清零操作是指输入某命令字后即能将整个屏幕显示的内容全部清除； 归home位：将光标送到初始位；其中的号为任意，高低电平均可； 输入方式：设光标移动方向并指定整体显示，是否移动。I/D=0：