第28卷  第9期2021年9月仪器仪表用户INSTRUMENTATION Vol.282021  No.9
基于STC89C52单片机的车内温湿度智能监控系统
罗 潜1，廖文浩1，柳 畅2
（1.广东梅州职业技术学院，广东 梅州 514011；2.广州番禺职业技术学院，广州 511487）
摘    要：
车内温湿度的高低直接影响着车内人员的舒适程度，为了给驾驶员和乘车人员营造一个舒适的温湿度环境，设计了一款基于STC89C52单片机的车内温湿度智能监控系统。该系统主要由STC89C52单片机最小系统、DHT11温湿度传感器模块、LCD1602显示模块、继电器驱动模块，以及按键模块等软硬件组成，能够对车内温湿度进行实时监控，使车内保持舒适的温湿度环境。测试结果表明，该系统运行稳定、安全可靠，实用价值高。关键词：STC89C52；DTH11；LCD1602；继电器；按键
中图分类号：TP273+.5              文献标志码：A
Intelligent Monitoring System of Vehicle Interior Temperature and
Humidity Based on STC89C52 SCM
Luo Qian 1，Liao Wenhao 1，Liu Chang 2
（1. Guangdong Meizhou Vocational and Technical College, Guangdong,Meizhou,514001,China；2. Guangzhou Panyu Poly-technic, Guangzhou,511487,China）Abstract：The vehicle interior temperature and humidity directly affects the comfort of personnels in the vehicle, in order to cre-ate a comfortable temperature and humidity environment for the drivers and passengers, an intelligent monitoring system of vehicle interior temperature and humidity based on STC89C52 SCM is designed. The system is mainly composed of software and hardware such as STC89C52 SCM minimum system, DHT11 temperature and humidity sensor module, LCD1602 display module, relay drive module and button module, which can monitor interior temperature and humidity in real time to maintain a comfortable temperature and humidity environment. The test results show that the system is stable, safe and reliable and has high practical value.Key words：STC89C52；DTH11；LCD1602；relay；key button
收稿日期：2021-07-09
基金项目：广州番禺职业技术学院青年项目教育教学改革项目（210224137）。
作者简介：罗潜（1991-），男，广东兴宁人，硕士，助理讲师，研究方向：智能控制与系统检测。
通讯作者：柳畅（1996-），男，湖南岳阳人，研究生，助理讲师，研究方向：主动悬架设计与仿真、汽车ESP系统控制与仿真。
DOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2021.09.008
文章编号：1671-1041(2021)09-0034-04
随着人们生活水平的不断提高，汽车越来越多地走进了普通百姓家庭，在给人们的生活、工作以及学习带来极大便利的同时，人们也越来越注重汽车的舒适性。其中，车内温湿度就是汽车舒适性的重要指标之一
[1,2]
。车内温湿
度过高或过低都会直接影响到车内人员的舒适程度，甚至
会导致交通事故。为了给驾驶员和乘车人员营造一个舒适的温湿度环境，设计了一款基于STC89C52单片机的车内温湿度智能监控系统。该系统主要由STC89C52单片机最小系统、DHT11温湿度传感器模块、LCD1602显示模块、继电器驱动模块，以及按键模块等软硬件组成，能够对车
罗 潜·基于STC89C52单片机的车内温湿度智能监控系统
第9期35
内温湿度进行实时监控，使车内保持舒适的温湿度环境[3-5]
。
1  系统总体设计
本系统以STC89C52单片机最小系统为核心，并搭配
DHT11温湿度传感器模块、LCD1602显示模块、蜂鸣器报警模块、继电器驱动模块，以及按键模块等外围功能模块。系统整体结构如图1所示。DHT11温湿度模块实时采集车内的温湿度，并把采集到的温湿度数据发送给STC89C52单片机。STC89C52单片机会对传送回来的温湿度数据进行处理，把采集到的温湿度数据发送给LCD1602显示模块进行显示。如果温湿度值超过或低于温湿度上下限值，蜂鸣器报警模块会发出“嘀嘀嘀”的报警声，同时继电器驱动模块会驱动车载空调设备工作，及时调控车内温湿度，并可通过按键模块来设置温湿度上下限值。
2  系统硬件设计
汽车esp系统硬件设计采用Altium Design 进行系统电路设计，在电路设计过程中要选择符合常规用法的经典电路，并且要注意硬件抗干扰的设计。系统电路原理如图2所示。
2.1  STC89C52单片机最小系统
本系统采用STC89C52单片机最小系统作为微控制系统，主要由STC89C52单片机、时钟电路、复位电路以及电源组成[6]。STC89C52是STC 公司生产的一种低功耗、高性能的CMOS 8-bit MCU，具有如下功能特点：8kB Flash，512B RAM，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，WDT，4个8位I/O 口，3个16位T/C，4个外部中断，1个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断
图1  系统整体结构图
Fig.1  The system structure diagram
图2  系统电路原理图
Fig.2  The system circuit Schematic diagram
结构），全双工串行口；另外，STC89C52可降至0 Hz 静态逻辑操作，支持2种SOFTWARE 可选择节电模式；空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、T/C、串口，中断继续
工作；掉电保护模式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，MCU 停止工作，直至下一个中断出现或硬件复位；最高运作频率35MHz，6T/12T 可选。
时钟电路本质上是一个振荡器，通过产生特定的时钟信号来驱动单片机工作，采用11.0592 MHz 高速
外部晶振Y1和电容C6、C7组成的并联谐振回路，分别连接到STC89C52单片机的X1（Pin18）、X2（Pin19）引脚。
复位电路的作用是使整个系统恢复至初始状态，采用阻容式复位电路来实现系统上电复位，在系统接通电源那一瞬间，电容C8进行充电；当电容C8两端电压未达到STC89C52单片机RESET（Pin9）引脚高电平的门限电压值时，RESET 引脚输出为低电平，系统处于复位状态；当电容C8两端的电压达到STC89C52单片机RESET 引脚高电平的门限电压值时，RESET 引脚输出为高电平，系统进入正常工作状态。
2.2  DHT11温湿度传感器模块
本系统采用DHT11温湿度传感器模块作为数据采集端。DHT11温湿度传感器内部包括1个NTC 测温元件和1个电阻式感湿元件，并与1个高性能的8-bit MCU 相连接，是一款含有已校准DS 输出的温湿度复合传感器。Dout 用于STC89C52单片机与DHT11之间的通讯和同步，采用单线制串行接口，使模块集成变得简易快捷[7,8]。
2.3  LCD1602显示模块
本系统采用LCD1602显示模块作为数据显示端。
第28卷36仪器仪表用户INSTRUMENTATION
LCD1602显示模块是一种字符型液晶显示模块，能够显示
字母、数字以及符号，主要由字符型液晶显示屏（LCD）、
控制驱动主电路（HD44780）、电阻、电容等组成。为了
减少对单片机I/O的需求，利用HD44780所具有的4-bit
数据总线的功能，采用间接控制方式（四线并口通信方
式），分别用DB4~DB7引脚与STC89C52单片机P0.4~P0.7
（Pin32~Pin35）引脚相连接，先传数据或命令的高4位，再
传低4位。
2.4  蜂鸣器报警模块
本系统采用蜂鸣器模块作为报警端。该电路是利用三
极管工作开关状态原理，三极管Q1的基集串联1个限流电
阻R1与STC89C52单片机P1.0（Pin1）引脚相连接，当三
极管Q1的基集端为低电平时，三极管Q1开关导通，蜂鸣
器发出“嘀嘀嘀”报警声；否则，蜂鸣器不鸣声报警。
2.5  按键模块
本系统采用3个独立按键并联上拉电阻组成按键模
块。按键KEY1（参数切换功能）、KEY2（增加功能）、
KEY3（减小功能）分别与STC89C52单片机P3.1~P3.3
（Pin11~Pin13）引脚相连接。按键输入信号是低电平有效，
按键无输入信号作用时，就由上拉电阻拉至高电平置位。
2.6  继电器驱动模块
本系统采用继电器驱动模块作为负载驱动端。继电器
驱动是STC89C52单片机与车载空调设备的接口，三极管
Q2与三极管Q1在电路中一样起着开关作用，其基集端串联一个限流电阻R7与STC89C52单片机P1.1（Pin2）引脚相连接。当三极管Q2的基集端为低电平时，三极管Q2开关导通，继电器线圈得电，使其常开触点与公共端短接、常闭触点与公共端断开，从而驱动车载空调设备工作；否则，继电器不工作。
2.7  电源模块
本系统所需电压为5V，采用单独供电，选用普通的蓄电池即可满足系统供电需求，通过电源开关P4（Switch）控制电源与系统之间的供电。
3  系统软件设计
系统软件设计采用C语言进行编程，以软件程序模块化设计来配合硬件模块，最终实现系统功能。软件程序主要由主程序和子程序组成，其主程序工作流程如图3所示。
当系统上电工作后，整个系统先进行初始化操作，包括STC89C52单片机最小系统初始化、DHT11温
湿度模块初始化、LCD1602显示模块初始化、继电器驱动模块初始化以及按键模块初始化等，保证各模块准备就绪；DHT11温湿度模块实时采集车内的温湿度，并把采集到的温湿度值以特定的数据帧格式发送给STC89C52单片机；STC89C52单片机会对传送回来的温湿度数据进行处理，若温湿度值超过或低于温湿度上下限值，蜂鸣器报警模块会发出“嘀嘀嘀”的报警声，同时继电器驱动模块会驱动车载空调设备工作，及时调控车内温湿度；LCD1602显示模块显示温湿度值，第一行显示采集到的实时温湿度值，第二行显示预设的温湿度上下限值；按键模块可用来设置温湿度上下限值。系统各子程序工作流程如图4所示。
4  结语
本课题充分利用传感器技术、集成电子技术以及嵌入式技术，设计了一款基于STC89C52单片机的车内温湿度智能监控系统，通过对系统软硬件的调试，实现了对车内温湿度的实时采集、传输、显示，以及异常报警，能够及时调控车内温湿度，使车内人员保持良好的舒适度，在一定程度上可降低交通事故的发生率。此外，该系统可应用于其他领域的温湿度监控，具有很强的移植性和广泛的应用性。
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图3  系统主程序工作流程图
Fig.3  The system main program work flow chart
[1]
[2]
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罗 潜·基于STC89C52单片机的车内温湿度智能监控系统
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图4  系统各子程序工作流程图
Fig.4  The system sub-program work flow chart
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