目录
1课程设计的目的………………………………………………1
2课程设计题目描述和要求……………………………………1
3 课程设计报告内容……………………………………………1
4 总结……………………………………………………………11
5 参考文献……………………………………………………………11
6 附录一：总电路图……………………………………………………12
7 附录二：程序清单……………………………………………………13
1.课程设计的目的：
温度、湿度是工农业生产的主要环境参数．对其进行适时准确的测量具有重要意义。利用单片机对温、湿度控制。具有控温、湿精度高、功能强、体积小、价格低，简单灵活等优点，很好的满足了工艺要求。此次设计致力于训练学生综合运用单片机的基本知识，独立设计基本硬件电路及程序实现的能力，加强学生理论与实践相结合的能力
2.课程设计题目描述和要求:
满足课程设计的技术要求
完成课程设计的技术材料
按课程设计的时间安排，按时完成
采用MCS51系列单片机为核心
利用温湿传感器测量温室的温度和湿度，将测量值经A/D送至单片机
记录并采用LED显示温室的温度和湿度
完成硬件原理图
完成程序流程图设计
3.课程设计报告内容
3.1系统基本方案
根据设计要求，系统可分为控制模块、温度/湿度显示模块、上/下限报警模块、语音播报模块等。系统框图如图1所示：
图1 系统总框图
3.2各模块方案选择与论证
3.2.1主控模块
方案一：采用FPGA作为系统的控制器。FPGA（现场可编程门阵列）可以实现各种复杂的逻辑功能，它把所有的器件都集中在一块芯片上，体积小，稳定性高。同时FPGA可用EDA软件仿真调式,易于进行功能扩展。但是由于本系统对数据处理的速度要求并不是很高，而FPGA的管脚也比较多，布线起来会比较复杂，成本也会偏高。
方案二：采用ATMEL公司生产的AT89S52单片机作为系统的控制器。51系列的单片机的使用简单，软件编程灵活。自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且功耗低、体积小、技术成熟和成本低。
3.2.2显示模块
方案一：采用LCD显示。LCD具有轻薄短小、低耗电量，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辩率高，抗干扰能力强等特点。但由于只需要显示温度和湿度值，信息量少，且LCD液晶显示的成本相对来说比较高。
方案二：采用普通的LED数码管作为显示器件。数码管具有低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度比较高，操作简单；编程容易，资源占用较少。
3.2.3语音播报模块
方案一：语音芯片ISD2560具有较强功能的一种电脑语音录放器件，其集成度高、音质好、使用方便等优点应用在很多需要语音服务的场合。如电脑语音钟、语音型数字万用表、手机话费查询系统以及公共汽车报站器等。
方案二：语音芯片ISD1420，控制简单、控制管脚与TTL电平兼容，且具备分段录音功能，便于与单片机连接，在这次设计中采用此芯片作为 语音播报模块。
3.2.4A/D转换模块
方案一: 采用MAX187A/D转换器，是属于12位串行口的转换器。使用方便，结构简单，所占用单片机的I/O口较少，节省了资源的占用，但由于此芯片成本较为昂贵，固不采纳此方案。
方案二: 采用ADC0809转换芯片，其中A/D转换器用于实现模拟量向数字量的转换，由于模拟转换电路的种类很多，选择A/D转换器从速度，精度和价格方面考虑，其内部是8路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存译码电路，转换时间是128μS左右，单电源供电。
3.2.5温度和湿度采集模块
方案一:采用DS1822芯片作为温度采集模块，DS1822与 DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM，精度降低为±2°C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。
方案二:采用DS18B20数字温度计作为温度采集模块，其精度可达到0.0625摄氏度。它具有线路简单，体积小, 一线总线的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。
综上所述，采用方案二比较合适。
3.2.6湿度采集模块
用HSM20G芯片作为湿度采集模块,它具有采用电阻式传感元件, 成本低、互换性好, 湿滞小、耐高湿, 抗污染、微型化, 温湿度一体, 线性电压信号输出。
3.2.7系统各模块的最终方案
结合系统自身要求和实际应用中的利益问题,我们最终选择了以下方案作为此次作品设计的最终方案:
(1)主控模块:采用AT89S52单片机作为系统的控制器
(2)显示模块:采用普通的LED数码管作为系统的显示器件
(3)语音播报模块:采用语音芯片ISD1420；
(4)A/D转换模块:采用ADC0809转换芯片；
(5)温度和湿度采集模块:采用DS18B20数字温度计和HSM20G湿度传感器。
3.3系统的硬件设计与实现
3.3.1系统硬件概述
本系统采用AT89S52单片机作为控制核心，，对采集到的湿度模拟电压信号通过ADC0809进行分析处理，实现A/D转换，以便数码管显示其湿度值。本设计可以手动设置温度/湿度的上、下限值，如只要有一样与设定的值不符合时，即温度/湿度过高或过低，则该系统会发出语音报警，起到防患功能，同时继电器
立即切断电源，实现系统的保护。（电路原理图见附录一）
3.3.2主要单元电路的设计
3.3.2.1主控电路的设计
本系统设计应用AT89S52单片机作为系统的控制核心。采用单片机的P1口控制数码管显示温度和湿度值。P2口与ADC0809连接，实现湿度模拟电压量转换为数字量便于单片机处理。键盘控制采用P0口，其中P0.0是温度的设置，P0.1是湿度的设置，P0.2/P0.3是分别对温度与湿度的上/下限值进行设置。P0.4是DS18B20温度传感器的接线口，P0.6是ISD1420语音芯片的接线口。原理图如图2所示：
图2 AT89S52电路原理图
3.3.2.2显示模块的设计
系统采用动态显示方式驱动6个数码管工作,其中4个数码管用来显示温度值，2个用来显示检测到的湿度值。用74LS138的输入端来选择位码，单片机的
P1口控制数码管的断码。如检测到的温度与湿度发生变化时，数码管即会发生相应的变化，起到时时显示功能。如图3所示：
图3 显示模块电路原理图
3.3.2.3语音播报电路的设计
语音播报模块采用语音芯片ISD1420构成，该芯片能够高质量地完成声音录制与还原，最大录音时间为20秒，具备分段录音功能，其工作电压在4.5V—5.5V范围，使用直接电平/边缘存
