基于单片机的配电箱温湿度控制器设计

季亮　郭庆　赵锐　王星峰　葛同良

摘要：该设计为基于单片机的温湿度检测控制系统，采用模块化、层次化设计。通过使用温湿度传感器DHT11来完成对温湿度的采集以及相应的控制。通过DHT11采集并输出一个关于温湿度的数字信号，再传输给单片机STC89C52实现对温湿度的控制，并显示出来，显示部分采用字符型LCD1602液晶显示器。控制部分采用LED灯的亮灭模拟控制。本系统电路制作简单，工作稳定，效果理想，具有很高的应用价值。

关键词：温湿度；DHT11；单片机；STC89C52

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）13-3150-02

配电箱中各电器，由熔断器、交流接触器、剩余电流动作保护器、电容器及计量表等组成。针对配电箱内温湿度受外界及工作环境影响较大进行其温湿度调控设计，而且考虑成本因素在内，使用最简单的单片机设计，能够有效的节省成本，并且效果理想，体积轻巧。

1 设计内容

通过传感器DHT11采集一个温湿度的数据并输出一个关于温湿度的数字信号，再传输给单片机STC89C52进行信号的处理，并显示出当前温湿度。整个系统由测量部分，控制系统，显示部分组成。设计图如下：

图1

2 电源模块

电源设计是单片机系统设计中非常关键的环节。单片机系统往往既包括模拟电路又包括大量的数字电路，两类电路对电源的要求是不同的，同时数字电路很容易干扰模拟电路。电源设计除要求有特定的输入、输出电压和电流外，还需要具有噪声低、纹波小、体积小、效率高、可靠性高以及一定的抗干扰和抗电磁兼容性等特性。

本电路电源模块主要分为整流、变压部分，调压、稳压部分以及控制部分。具体地说是用开关电路实现整流与初级变压，整流变压部分采用交流电再经变压器（20：1）到整流桥给开关电路的输出端提供。输出端再经过滤波电路到达稳压管，经稳压管的电压再经二极管、滤波电路等为外电路提供稳压电源。采用稳压管（TPS54360）实现调压与稳压，之后经过稳压芯片78L12和78L05进行二次降压，TPS54360输出（VIN）给硅胶加热片供电，（VIN）接78L12 输出12V电压给风扇供电，78L05输出5V电压给单片机进行供电。

3 显示模块

1602内部有80*8的RAM缓冲区，LED显示屏第一行地址为00H-27H共40个单元，只能显示00H-0F单元地址的信息，要显示10H-27H单元信息，必须用移位方式才能显示出来。同样，显示器的第二行地址为40H-67H，只能显示40H-4FH单元的内容，50H-67H的信息需要用移位方式才能显示。

本设计显示部分采用字符型LCD1602液晶显示器显示所测温湿度值。LCD1602液晶显示器显示容量为16x2个字符，工作电压4.5～5.5v，工作电流2.0mA。

4 温湿度采集模块

DHT11数字温湿度传感器能输出一个已校准的数字信号，它通过对数字模块采集技术和温湿度传感技术的应用，实现了产品的稳定、可靠。传感器由一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件组成，能够和单片机相连接。该产品品质优良、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高。该产品采用单线制串行接口，使系统集成变得简单。该产品体积小、功耗低、信号传输距离长、应用范围广、结构简便、方便连接。

5 按键模块

设计中，温湿度均可以设置上下限，按下k1键，出现温度上限的设置页面，按k2键为设置上限温度加，按k3键为设置上限温度减，按下k4键确认刷新，即成功设置温度上限。继续按下k1键，出现温度下限设置页面，按k2键为设置下限温度加，按k3键为设置下限温度减，再按下k4键确认刷新，即成功设置温度下限。继续按下k1键，出现湿度上限的设置页面，按k2键为设置上限湿度加，按k3键为设置上限湿度减，再按下k4键确认刷新，即成功设置湿度上限。继续按下k1键，出现湿度下限设置页面，按k2键为设置下限湿度加，按k3键为设置下限湿度减，再按下k4键确认刷新，即成功设置温度下限。

6 驱动模块

本系统控制设备包括风扇装置、加温装置用来控制配电箱的湿度与温度。

通过单片机输出经过蜂鸣器进行警报提醒和LED灯的发光提醒，再通过继电器进行驱动控制。

1）当配电箱内温度高于允许温度上限，系统将启动风扇装置，将配电箱的温度降低；

2）当配电箱内温度低过允许温度下限，系统将启动加热装置，将配电箱的温度升高；

3）当配电箱内湿度高于允许湿度上限，系统将启动风扇装置，将配电箱的湿度降低；

4）当配电箱内湿度低过允许湿度下限，系统将启动加热装置，将配电箱的湿度升高；

这是4种基本情况，如果出现2种例如温度和湿度超过上限，则启动风扇设备。

7 软件设计

整个系统的功能是通过硬件电路配合软件程序来完成的，硬件电路的定型使软件程序也一并定性。软件包括主程序和子程序。主程序来设置硬件电路的初始化，子程序完成调用等功能。

在主程序中，实现了对传感器DHT11、LCD1602液晶显示器的初始化，同时通过传感器输出信号经过单片机的处理在LCD1602上显示。主程序模块框图如下：

8 总结

本系统能够实现单片机的温度湿度控制系统的设计，在控制过程中主要应用AT89S51、DH11、LCD显示器，通过DH11数字温度传感器采集外界温湿度，以单片机为核心控制部件，并通过LCD实时显示。这些单片机的功能都为我们实现电路提供了非常有利的条件，同时也为开发环境友好，易用，方便，大大加快了系统设计的开放。按键的使用，使操作更为简洁、易懂、迅速。

参考文献：

[1] 胡学海.单片机原理及系统设计实用教程[M].北京：化学工业出版社，2012.

[2] 艾运阶.MCS-51单片机项目教程 [M].北京：北京理工大学出版社，2012.

[3] 何希才.传感器及其应用[M].北京：国防工业出版社，2001.

[4] 沙占友，葛家怡，马洪涛.集成化智能传感器原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2004.

摘要：该设计为基于单片机的温湿度检测控制系统，采用模块化、层次化设计。通过使用温湿度传感器DHT11来完成对温湿度的采集以及相应的控制。通过DHT11采集并输出一个关于温湿度的数字信号，再传输给单片机STC89C52实现对温湿度的控制，并显示出来，显示部分采用字符型LCD1602液晶显示器。控制部分采用LED灯的亮灭模拟控制。本系统电路制作简单，工作稳定，效果理想，具有很高的应用价值。

关键词：温湿度；DHT11；单片机；STC89C52

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）13-3150-02

配电箱中各电器，由熔断器、交流接触器、剩余电流动作保护器、电容器及计量表等组成。针对配电箱内温湿度受外界及工作环境影响较大进行其温湿度调控设计，而且考虑成本因素在内，使用最简单的单片机设计，能够有效的节省成本，并且效果理想，体积轻巧。

1 设计内容

通过传感器DHT11采集一个温湿度的数据并输出一个关于温湿度的数字信号，再传输给单片机STC89C52进行信号的处理，并显示出当前温湿度。整个系统由测量部分，控制系统，显示部分组成。设计图如下：

图1

2 电源模块

电源设计是单片机系统设计中非常关键的环节。单片机系统往往既包括模拟电路又包括大量的数字电路，两类电路对电源的要求是不同的，同时数字电路很容易干扰模拟电路。电源设计除要求有特定的输入、输出电压和电流外，还需要具有噪声低、纹波小、体积小、效率高、可靠性高以及一定的抗干扰和抗电磁兼容性等特性。

本电路电源模块主要分为整流、变压部分，调压、稳压部分以及控制部分。具体地说是用开关电路实现整流与初级变压，整流变压部分采用交流电再经变压器（20：1）到整流桥给开关电路的输出端提供。输出端再经过滤波电路到达稳压管，经稳压管的电压再经二极管、滤波电路等为外电路提供稳压电源。采用稳压管（TPS54360）实现调压与稳压，之后经过稳压芯片78L12和78L05进行二次降压，TPS54360输出（VIN）给硅胶加热片供电，（VIN）接78L12 输出12V电压给风扇供电，78L05输出5V电压给单片机进行供电。

3 显示模块

1602内部有80*8的RAM缓冲区，LED显示屏第一行地址为00H-27H共40个单元，只能显示00H-0F单元地址的信息，要显示10H-27H单元信息，必须用移位方式才能显示出来。同样，显示器的第二行地址为40H-67H，只能显示40H-4FH单元的内容，50H-67H的信息需要用移位方式才能显示。

本设计显示部分采用字符型LCD1602液晶显示器显示所测温湿度值。LCD1602液晶显示器显示容量为16x2个字符，工作电压4.5～5.5v，工作电流2.0mA。

4 温湿度采集模块

DHT11数字温湿度传感器能输出一个已校准的数字信号，它通过对数字模块采集技术和温湿度传感技术的应用，实现了产品的稳定、可靠。传感器由一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件组成，能够和单片机相连接。该产品品质优良、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高。该产品采用单线制串行接口，使系统集成变得简单。该产品体积小、功耗低、信号传输距离长、应用范围广、结构简便、方便连接。

5 按键模块

设计中，温湿度均可以设置上下限，按下k1键，出现温度上限的设置页面，按k2键为设置上限温度加，按k3键为设置上限温度减，按下k4键确认刷新，即成功设置温度上限。继续按下k1键，出现温度下限设置页面，按k2键为设置下限温度加，按k3键为设置下限温度减，再按下k4键确认刷新，即成功设置温度下限。继续按下k1键，出现湿度上限的设置页面，按k2键为设置上限湿度加，按k3键为设置上限湿度减，再按下k4键确认刷新，即成功设置湿度上限。继续按下k1键，出现湿度下限设置页面，按k2键为设置下限湿度加，按k3键为设置下限湿度减，再按下k4键确认刷新，即成功设置温度下限。

6 驱动模块

本系统控制设备包括风扇装置、加温装置用来控制配电箱的湿度与温度。

通过单片机输出经过蜂鸣器进行警报提醒和LED灯的发光提醒，再通过继电器进行驱动控制。

1）当配电箱内温度高于允许温度上限，系统将启动风扇装置，将配电箱的温度降低；

2）当配电箱内温度低过允许温度下限，系统将启动加热装置，将配电箱的温度升高；

3）当配电箱内湿度高于允许湿度上限，系统将启动风扇装置，将配电箱的湿度降低；

4）当配电箱内湿度低过允许湿度下限，系统将启动加热装置，将配电箱的湿度升高；

这是4种基本情况，如果出现2种例如温度和湿度超过上限，则启动风扇设备。

7 软件设计

整个系统的功能是通过硬件电路配合软件程序来完成的，硬件电路的定型使软件程序也一并定性。软件包括主程序和子程序。主程序来设置硬件电路的初始化，子程序完成调用等功能。

在主程序中，实现了对传感器DHT11、LCD1602液晶显示器的初始化，同时通过传感器输出信号经过单片机的处理在LCD1602上显示。主程序模块框图如下：

8 总结

本系统能够实现单片机的温度湿度控制系统的设计，在控制过程中主要应用AT89S51、DH11、LCD显示器，通过DH11数字温度传感器采集外界温湿度，以单片机为核心控制部件，并通过LCD实时显示。这些单片机的功能都为我们实现电路提供了非常有利的条件，同时也为开发环境友好，易用，方便，大大加快了系统设计的开放。按键的使用，使操作更为简洁、易懂、迅速。

参考文献：

[1] 胡学海.单片机原理及系统设计实用教程[M].北京：化学工业出版社，2012.

[2] 艾运阶.MCS-51单片机项目教程 [M].北京：北京理工大学出版社，2012.

[3] 何希才.传感器及其应用[M].北京：国防工业出版社，2001.

[4] 沙占友，葛家怡，马洪涛.集成化智能传感器原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2004.

摘要：该设计为基于单片机的温湿度检测控制系统，采用模块化、层次化设计。通过使用温湿度传感器DHT11来完成对温湿度的采集以及相应的控制。通过DHT11采集并输出一个关于温湿度的数字信号，再传输给单片机STC89C52实现对温湿度的控制，并显示出来，显示部分采用字符型LCD1602液晶显示器。控制部分采用LED灯的亮灭模拟控制。本系统电路制作简单，工作稳定，效果理想，具有很高的应用价值。

关键词：温湿度；DHT11；单片机；STC89C52

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）13-3150-02

配电箱中各电器，由熔断器、交流接触器、剩余电流动作保护器、电容器及计量表等组成。针对配电箱内温湿度受外界及工作环境影响较大进行其温湿度调控设计，而且考虑成本因素在内，使用最简单的单片机设计，能够有效的节省成本，并且效果理想，体积轻巧。

1 设计内容

通过传感器DHT11采集一个温湿度的数据并输出一个关于温湿度的数字信号，再传输给单片机STC89C52进行信号的处理，并显示出当前温湿度。整个系统由测量部分，控制系统，显示部分组成。设计图如下：

图1

2 电源模块

电源设计是单片机系统设计中非常关键的环节。单片机系统往往既包括模拟电路又包括大量的数字电路，两类电路对电源的要求是不同的，同时数字电路很容易干扰模拟电路。电源设计除要求有特定的输入、输出电压和电流外，还需要具有噪声低、纹波小、体积小、效率高、可靠性高以及一定的抗干扰和抗电磁兼容性等特性。

本电路电源模块主要分为整流、变压部分，调压、稳压部分以及控制部分。具体地说是用开关电路实现整流与初级变压，整流变压部分采用交流电再经变压器（20：1）到整流桥给开关电路的输出端提供。输出端再经过滤波电路到达稳压管，经稳压管的电压再经二极管、滤波电路等为外电路提供稳压电源。采用稳压管（TPS54360）实现调压与稳压，之后经过稳压芯片78L12和78L05进行二次降压，TPS54360输出（VIN）给硅胶加热片供电，（VIN）接78L12 输出12V电压给风扇供电，78L05输出5V电压给单片机进行供电。

3 显示模块

1602内部有80*8的RAM缓冲区，LED显示屏第一行地址为00H-27H共40个单元，只能显示00H-0F单元地址的信息，要显示10H-27H单元信息，必须用移位方式才能显示出来。同样，显示器的第二行地址为40H-67H，只能显示40H-4FH单元的内容，50H-67H的信息需要用移位方式才能显示。

本设计显示部分采用字符型LCD1602液晶显示器显示所测温湿度值。LCD1602液晶显示器显示容量为16x2个字符，工作电压4.5～5.5v，工作电流2.0mA。

4 温湿度采集模块

DHT11数字温湿度传感器能输出一个已校准的数字信号，它通过对数字模块采集技术和温湿度传感技术的应用，实现了产品的稳定、可靠。传感器由一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件组成，能够和单片机相连接。该产品品质优良、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高。该产品采用单线制串行接口，使系统集成变得简单。该产品体积小、功耗低、信号传输距离长、应用范围广、结构简便、方便连接。

5 按键模块

设计中，温湿度均可以设置上下限，按下k1键，出现温度上限的设置页面，按k2键为设置上限温度加，按k3键为设置上限温度减，按下k4键确认刷新，即成功设置温度上限。继续按下k1键，出现温度下限设置页面，按k2键为设置下限温度加，按k3键为设置下限温度减，再按下k4键确认刷新，即成功设置温度下限。继续按下k1键，出现湿度上限的设置页面，按k2键为设置上限湿度加，按k3键为设置上限湿度减，再按下k4键确认刷新，即成功设置湿度上限。继续按下k1键，出现湿度下限设置页面，按k2键为设置下限湿度加，按k3键为设置下限湿度减，再按下k4键确认刷新，即成功设置温度下限。

6 驱动模块

本系统控制设备包括风扇装置、加温装置用来控制配电箱的湿度与温度。

通过单片机输出经过蜂鸣器进行警报提醒和LED灯的发光提醒，再通过继电器进行驱动控制。

1）当配电箱内温度高于允许温度上限，系统将启动风扇装置，将配电箱的温度降低；

2）当配电箱内温度低过允许温度下限，系统将启动加热装置，将配电箱的温度升高；

3）当配电箱内湿度高于允许湿度上限，系统将启动风扇装置，将配电箱的湿度降低；

4）当配电箱内湿度低过允许湿度下限，系统将启动加热装置，将配电箱的湿度升高；

这是4种基本情况，如果出现2种例如温度和湿度超过上限，则启动风扇设备。

7 软件设计

整个系统的功能是通过硬件电路配合软件程序来完成的，硬件电路的定型使软件程序也一并定性。软件包括主程序和子程序。主程序来设置硬件电路的初始化，子程序完成调用等功能。

在主程序中，实现了对传感器DHT11、LCD1602液晶显示器的初始化，同时通过传感器输出信号经过单片机的处理在LCD1602上显示。主程序模块框图如下：

8 总结

本系统能够实现单片机的温度湿度控制系统的设计，在控制过程中主要应用AT89S51、DH11、LCD显示器，通过DH11数字温度传感器采集外界温湿度，以单片机为核心控制部件，并通过LCD实时显示。这些单片机的功能都为我们实现电路提供了非常有利的条件，同时也为开发环境友好，易用，方便，大大加快了系统设计的开放。按键的使用，使操作更为简洁、易懂、迅速。

参考文献：

[1] 胡学海.单片机原理及系统设计实用教程[M].北京：化学工业出版社，2012.

[2] 艾运阶.MCS-51单片机项目教程 [M].北京：北京理工大学出版社，2012.

[3] 何希才.传感器及其应用[M].北京：国防工业出版社，2001.

[4] 沙占友，葛家怡，马洪涛.集成化智能传感器原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2004.