基于AT89S52單片機和LTM8901實現智能環境溫濕度控制系統的設計

引言

當今，智能化已成為自動化領域新的發展趨勢，并推動智能功能迅速擴展到儀器、儀表、設備等行業。溫濕度的測量和控制在工農業生產、氣象觀測、恒溫恒濕的空調房、科學研究及日常生活中被廣泛應用。本設計基于溫濕度傳感器LTM8901的智能環境溫濕度控制系統，以AT89S52為控制器，通過仿真實驗，可以實現對環境溫室溫度和濕度的檢測與控制。

系統硬件設計

系統通過集成數字式溫濕度傳感器檢測環境的溫度值和濕度值，將環境的溫度和濕度轉換成數字量，并將結果傳送給單片機，通過數碼管顯示。單片機利用鍵盤設置環境溫度和濕度的最大值和最小值，并將檢測的當前值和預設的最大值和最小值作比較，根據比較結果單片機做出相應的判斷，以控制輸出繼電器的工作狀態，執行相應的控制操作，從而可以實現對環境溫濕度的檢測和控制。系統框圖如圖1所示。

溫濕度檢測電路

系統采用長英科技的LTM8901作為環境溫濕度傳感器。LTM8901是一款專門為用戶設計自身產品而提供的數字化溫濕度探頭，可單點使用，也可以與其他ITU設備多點聯網使用。其濕度測量量程為1%～99%RH，分辨率為0.5%RH，測量精度為±3.0%RH（典型值）;溫度測量范圍為-25℃～+60℃，分辨率為0.0625℃，測量精度為±0.5℃;響應時間典型值為5秒;工作電壓范圍為4.5V～5.5V。LTM8901將測量結果直接輸出為數字信號，通過“一線式總線”串行傳送給單片機，同時可以傳送校驗碼，具有較強的抗干擾糾錯能力，其電路連接如圖2所示。

基于AT89S52單片機和LTM8901實現智能環境溫濕度控制系統的設計

鍵盤輸入和數碼顯示電路

鍵盤輸入電路的主要作用是供用戶設置溫濕度參考值，包括最大值和最小值。鍵盤輸入電路由4×4個小鍵盤組成，共16各功能鍵，包括0~9數字鍵、溫度設置鍵、濕度設置鍵、最大值鍵、最小值鍵、確認鍵和清除鍵。溫度設置鍵有效后可以改變預設溫度的最大值和最小值。溫度設置鍵有效后可以改變預設濕度的最大值和最小值。最大值鍵用于說明輸入的是最大限值，最小值鍵是說明輸入的是最小限值，和確認鍵配合使用可以設定溫濕度的預設限值。清除鍵用以清除當前的設置值。

數碼顯示電路由6個數碼管組成，分成兩組，一組用于顯示溫度值，一組用于顯示濕度值。當用戶設置溫濕度參考值時，顯示的是設置的最大值或是最小值;當系統處于監測控制時，顯示的是當前檢測到的溫濕度值。

輸出電路

系統采用繼電器輸出，通過改變溫度控系統或濕度控系統的工作狀態，實現對環境溫濕度的控制。系統溫度和濕度控制設備主要包括加熱裝置、通風裝置、抽濕裝置和加濕裝置。ULN2803是8重達林頓反相驅動器，其輸入端接單片機的輸出端口，輸出端接繼電器的輸入端。繼電器采用國產的交流固態繼電器（AC-SSR）H220D15，其內部采用光電隔離方式，可以有效避免電磁干擾。當單片機檢測到溫度值或濕度值超過預設的范圍時，單片機的I/O口輸出控制信號驅動繼電器，啟動電器工作，實現對溫度控系統或濕度控系統的控制。

系統軟件設計

系統軟件設計采用模塊化結構，各個功能子塊獨立，方便調試。系統主流程圖如圖3所示。從圖中可以看出，整個軟件在結構上分為主程序、鍵盤掃描程序、LTM8901控制程序、顯示程序以及輸出控制程序。主程序實現各個模塊的初始化，然后進入中斷等待。鍵盤掃描程序主要任務是判斷被按下的是哪一個鍵，從而執行相應的功能子程序。LTM8901控制程序主要是檢測環境的溫濕度值，并將檢測結果傳送給單片機。顯示程序是用來顯示用戶預設值或檢測值。輸出控制程序主要是將檢測值和用戶預設值相比較，根據比較結果將相應的輸出端口置位或復位，從而控制繼電器的工作狀態。

基于AT89S52單片機和LTM8901實現智能環境溫濕度控制系統的設計