基于STC89C52的红外遥控温湿度控制器设计与实现
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于STC89C52的红外遥控温湿度控制器设计与实现范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
[摘 要]本次设计的基于stc89c52的红外遥控温湿度控制器，使用DHT11数字温湿度传感器对厂房的温、湿度采集，通过红外线接收和处理模块，直接对温湿度进行设定和调节，使用数码管显示模块对采集的实时温湿度、设定湿温度进行显示，实现人机交互。整个系统经济实惠，性能稳定。样机已经经过实验运行验证了其有效性和实用价值，具有良好的推广应用前景。
[关键词]STC89C52 红外 遥控 温湿度控制器
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0108-03
Design and Realization of Temperature and Humidity Controller with Infrared Remote Control based on STC89C52
Huang Xiuli
（Guangdong Construction Vocational Technology Institute Guangzhou 510440）
[Abstract]The design and realization of temperature and humidity controller with Infrared Remote control based on STC89C52， gets temperature and humidity of the workshop with digital temperature and humidity sensor DHT11， sets and adjusts temperature and humidity directly through infrared receiving and processing module， display real time and set temperature and humidity by use digital tube display module， to human-machine interaction. The whole system is economical， stable performance. The prototype has been running experiment verified its effectiveness and practical value and has a good prospect of application and extension.
[Key words]STC89C52， infrared， remote control， temperature and humidity controller
1.引言
所周知，夏季炎热的环境下，空气的干/湿温差较大，厂房车间内常常比室外温度高，太阳辐射，灯光、人体散发的温度滞留使温度上升，厂房车间的高温闷热，空气不流通，车间粉尘大等不良的工作环境也会导致员工流失率增高、生产力降低，质量控制变差，这些将最终导致客户流失。所以此时应及时将室内带有异味、灰尘、温度高的浑浊空气排出室外，使室内的温度得到降低，改善空气质量。
同时，随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动遥控系统开始进入了人们的生活。而红外线遥控就是目前使用很广泛的一种通信和遥控技术[1]。红外遥控是利用红外线进行传递信息的一种控制系统，红外遥控具有抗干扰，电路简单，编码及解码容易，功耗小，成本低的优点，在家用电器中，彩电、录像机， 录音机、音响设备、空调机以及玩具等产品中应用非常广泛。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。
本设计本着以人为本、经济安全、方便实用为目的，以STC89C52单片机为控制中心， DHT11数字温湿度传感器采集厂房的温湿度[2]，红外线遥控技术实现对温、湿度的设定和调节，当超过设定的温湿度时，自动启动排风扇，实现温度的自动调节，同时，使用数码管显示模块对采集的实时温湿度、设定湿温度进行显示，实现人机交互。本设计主要应用于有高压、有毒气体、粉尘、高温等环境的工业设备和厂房中，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且经济实用，对本设计稍加改变，就可以推广到商场、超市、办公室、宾馆、医院、车站、体育馆、歌舞厅、礼堂、会议室、学校等场所，更可以用于冰箱、灯及窗帘等家用电器，而且在智能家居中应用也十分广泛。
2.基于STC89C52单片机的红外遥控温控器的设计方案
本设计采用8位单片机STC89C52作为温、湿度控制器的核心，厂房的温、湿度采集使用DHT11数字温湿度传感器直接与单片机接口，并通过红外线接收和处理模块，直接对温度进行设定和调节，使用数码管显示模块对采集的实时温湿度、设定湿温度进行显示，实现人机交互。当实时温湿度超过设定温度的上限时，自动启动排风扇，进行排风。排风扇采用交流220V电源，因此在实际使用时，采用继电器进行5V到220V电源的转换。本设计的原理框图如图1所示。
2.1 主控制器电路设计
主控制器电路是由单片机、晶振电路、复位电路、电源电路组成。单片机采用8位的STC89C52单片机；晶振电路是通过2个22pF的电容微调并采用11.0592MHz的振荡频率将时钟信号传给单片机STC89C52；复位电路的上电瞬间所产生的微分脉冲的宽度大于2个机器周期；电源电路采用USB接口供电模式，并通过CH340实现单片机程序的擦写[3]。图2-1所示的是单片机最小系统图，图2-2所示的是工业级USB通信模块和电源供电系统。
2.2 温湿度检测模块设计
本设计的温湿度检测模块电路采用了DHT11数字温湿度传感器[4]。DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。STC89C52单片机（主机）与DHT11数字温湿度传感器采用简化的单总线通信，通过外接一个约5.1kΩ的上拉电阻与单片机IO口直接相连。其电路原理图如图3所示。
1、单总线传送数据位定义
DATA用于STC89C52单片机与DHT11之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次传送40位数据，高位先出。数据格式：
8bit湿度整数数据 + 8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据 + 8bit温度小数数据+8bit校验位。
2、数据时序图
STC89C52单片机发送一次开始信号后，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，待主机开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出40bit的数据，并触发一次信号采集。信号发送如图4所示。
3、外设读取步骤
STC89C52单片机可通过如下几个步骤完成对DHT11的数据的读取。
步骤一：
DHT11上电后，DATA数据线由上拉电阻拉高一直保持高电平，DATA 引脚处于输入状态，时刻检测外部信号，测试并记录环境温湿度数据。
步骤二：
设置单片机的I/O输出不小于18ms的低电平，然后将单片机的I/O设置为输入状态，由于上拉电阻，微处理器的I/O即DHT11的DATA数据线也随之变高，等待DHT11做出回答信号，发送信号如图5所示：
步骤三：
DHT11的DATA引脚检测到单片机发出的不小于18ms的低电平信号时，等待低电平信号结束，延迟后，单片机的 I/O 此时处于输入状态，DHT11的DATA引脚处于输出状态。DHT11输出 80微秒的低电平作为应答信号，紧接着输出 80 微秒的高电平通知单片机准备接收数据。单片机的 I/O检测到 DHT11发出的80微秒的低电平回应信号后，等待80微秒的高电平后开始数据接收，发送信号如图6所示：
步骤四：
由DHT11的DATA引脚输出40位数据，单片机根据I/O电平的变化接收40位数据，位数据“0”的格式为：50 微秒的低电平和 26-28 微秒的高电平，位数据“1”的格式为： 50 微秒的低电平加70微秒的高电平。位数据“0”、“1”格式信号如图7所示：
步骤五：结束信号
DHT11的DATA引脚输出40位数据后，继续输出50微秒的低电平后转为输入状态，由于上拉电阻随之变为高电平。但DHT11内部重测环境温湿度数据，并记录数据，等待外部信号的到来，开始新的循环。
2.3 红外接收与处理模块
红外遥控系统一般由红外发射装置和红外接收设备两大部分组成，红外发射装置又可由键盘电路、红外编码芯片、电源和红外发射电路组成。红外接收设备可由红外接收电路、红外解码芯片、电源和应用电路组成[5]。本系统的发射装置采用了基于TC9012编码芯片的市场上较为廉价的万能遥控器，型号为HS-21其用户识别码为00FF。本设计中主要用到了数字键0-9、“+”、“-”、“EQ”，其中10个数字键用于直接设置所需要的温度，“+”、“-”用于对设定的温度递增和递减，“EQ”用于进入设定温度模式和确定，初始温度设定为23°。
本设计的红外线接收部分采用了红外线一体化接头，型号是TSOP1383。其内部含有高频的滤波电路，专门用来滤除红外线合成信号的载波信号（38KH），并送出接收到的信号。当红外线合成信号进入红外接收模块，在其输出端便可以得到原先发射器发出的数字编码，只要经过单片机解码程序进行解码，便可以得知按下了哪一个按键，而做出相应的控制处理，完成红外遥控的动作。本设计中，利用单片机的P3.2口的第二功能（外部中断0）接收红外线的信号。当红外线的信号从遥控器传输过来，P3.2口电平被拉低，单片机立刻停止其他工作，瞬间转移到接收并处理红外线信号。如图8所示，为红外接收硬件电路图。
2.4 数码管显示电路设计
本设计要实现温、湿度的实时动态显示，由于数码管自发光、亮度高等特点，本系统采用了价格廉价的数码管显示。为了实现动态显示，本系统采用了两片74HC573锁存器驱动段位、位选[6]，两个573锁存器IO口接P0.0～P0.7，数码管的段ABCDEFGH对应74HC573-1芯片，数码管的位WE1～WE6对应74HC573-2芯片，DU（P2.6）段选信号控制74HC573-1锁存器，WE（P2.7）位选信号控制74HC573-2锁存器。图9所示为数码管显示电路原理图。
2.5 风扇控制电路设计
本设计中采用的风扇是交流220V，而控制模块是采用的5v电源，因此要进行弱电控制强电的转换。本系统采用的是继电器进行转换。同时采用了三极管8550驱动继电器。当温湿度传感器DHT11检测到的温湿度超过设定值时，就由单片机P2.3口输出高电平控制8550开通，进而驱动继电器工作，接通220V电源，打开风扇。风扇控制电路原理图如图10所示。
3.系统软件设计流程图
系统单片机每一次上电或复位时，数码管显示初始温度和湿度，此时用通用遥控器进行温湿度的设定，此后数码管显示实时的温湿度值。当温湿度传感器DHT11检测到的温湿度超过设定值时，单片机P2.3口输出高电平控制8550开通，进而驱动继电器工作，接通220V交流电源，打开风扇。部分流程图如图11所示。
4.结论
本设计采用8位单片机STC89C52作为温、湿度控制器的核心，厂房的温、湿度采集使用DHT11数字温湿度传感器直接与单片机接口，并通过红外线接收和处理模块，直接对温度进行设定和调节，使用数码管显示模块对采集的实时温湿度、设定湿温度进行显示，实现人机交互。本设计主要应用于有高压、有毒气体、粉尘、高温等环境的工业设备和厂房中，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且经济实用，可以起到节约能源的作用，对本设计稍加改变，就可以推广到商场、超市、办公室、宾馆、医院、车站、体育馆、歌舞厅、礼堂、会议室、学校等场所，更可以用于冰箱、灯及窗帘等家用电器，而且在智能家居中应用也十分广泛。
参考文献
[1] 陈惠特.基于单片机的红外遥控系统设计[J].信息通信，2015，3：49-49.
[2] 任玲，翟旭军，付东岳，衡.基于STC单片机的种苗催芽室温湿度监控系统设计[J].农机化研究，2013，3：157-160.
[3] 黄同，邵思飞.一种基于CH340T的STC89C52RC编程器设计[J].电子测试，2013，12：16-17.
[4] 曹昌勇，贾伟建.基于AT89C52和DHT11数字式粮库温湿度监控系统设计[J] .齐齐哈尔大学学报：自然科学版，2014， 30（1）：31-34.
[5] 王小祥.基于单片机设计的多路红外遥控电路[J].教育学文摘，2014， 111：7-8.
[6] 苏珊，肖英，李行杰.基于STC单片机的8×8×8LED光立方系统设计[J].吉首大学学报：自然科学版，2013，34（6）：33-36.