摘 要：本文介绍了单片机AT89C51引脚功能和数字温湿度传感器SHT11的基本功能，最后详述了机房温湿度检测系统的原理。
关键词：机房；单片机AT89C51；传感器SHT11；温湿度检测
中图分类号：TM02 文献标识码：A
当机房温度过高，就会导致机器散热功能无法正常运行，影响电路稳定运行。为了确保机房的设备正常运转，机器的温度最好保持在18-25℃。如果机房内的空气湿度过大，会导致设备金属部件产生锈蚀，引发电路板的绝缘性能降低，从而影响设备运行的可靠性。为防止静电产生，保证设备的安全系数不受影响，机房的空气也不易过于干燥。因此，机房温湿度要控制在稳定状态，避免意外发生。
1单片机AT89C51介绍
51单片机是对所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flashrom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列。
功能：8位CPU·4kbytes程序存储器（ROM）（52为8K）
128bytes的数据存储器（RAM）（52有256bytes的RAM）
32条I/O口线·111条指令，大部分为单字节指令
21个专用寄存器
2个可编程定时/计数器·5个中断源，2个优先级（52有6个）
一个全双工串行通信口
外部数据存储器寻址空间为64kB
外部程序存储器寻址空间为64kB
逻辑操作位寻址功能·双列直插40PinDIP封装
单一+5V电源供电
CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；
RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；
ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；
I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；
T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；
五个中断源的中断控制系统；
一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；
片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率为12M。
图1 AT89C51引脚
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）
P3.4T0（记时器0外部输入）
P3.5T1（记时器1外部输入）
P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
2传感器SHT11的介绍
2002年Sensiron公司在世界上率先研制成功SHT11型智能化湿度/温度传感器，它们不仅能准确测量相对温湿度，还能测量温湿度和露点。测量相对温湿度的范围是0～100%，分辨力达0.03%RH，最高精度为±2%RH。测量温湿度的范围是-40℃～+123.8℃，分辨力为0.01℃。测量露点的精度小于±1℃。在测量湿度、温度时A/D转换器的位数分别可达12位、14位。利用降低分辨力的方法可以提高测量速率，减小芯片的功耗。SHT11响应速度快，抗干扰能力强，不需要外部元件，适配各种单片机，可广泛用于温湿度/湿度调节系统中。
芯片内部包含相对湿度传感器、温度传感器、放大器、14位A/D转换器、校准存储器（E2PROM）、易失存储器（RAM）是、状态寄存器、循环冗余校验码（CRC）寄存器、二线串行接口、控制单元、加热器及低电压检测电路。其测量原理是首先利用两只传感器分别产生相对湿度、温度的信号，然后经过放大，分别送至A/D转换器进行模/数转换、校准和纠错，最后通过二线串行接口将相对湿度及温湿度的数据送至μC。
3单片机温湿度检测系统的设计
整个系统通过键盘给定温湿度的上下限值并通过8位数码管显示，其中前四位数码管显示温度上下限值，后四位显示湿度的上下限值，传感器测量的信号由LCD显示出来，LCD除了显示实时的温湿度值，还显示给定的温湿度的中间值。
温度监控：对机房当前温度进行测量，并通过升温或降温措施使温度达到适合于电脑开机、关机的最佳温度值。
湿度监控：对机房当前湿度进行测量，并通过喷雾或去湿达措施使湿度达到适合于开机、关机的最佳湿度。
控制处理：当温度、湿度越限时报警，报警的同时也采取相应的解决措施进行温度和湿度的控制。
该电路的最关键部分是关于温度和湿度的采集以及检测、显示。主控电路芯片采用AT89C51单片机。AT89C51单片机执行指令的速度很快，对工作环境的要求比较低；数字温湿度传感器SHT11告别了以前的单独测量温度以及湿度的方式，更简洁，更方便。传感器是测量温湿度信息的主要载体，通过传感器把经过的温湿度信息放大到电路，先转换成为毫伏级的电压信号，把弱电压信号慢慢放大到单片机能够自由处理的可调控范围之内，然后再通过输入A/D转换器把电压信号转换成为数字信号，最后，通过相应的软件把得到的数字信号成功地输入到主机中去。在使用单片机对信号进行采集的时候，一般为了提高测量的准确度，必须要求在采样的同时对信号进行数字滤波。同时，经过数字滤波的信号，就会逐渐转换成为相应的标度，把得到的温湿度指数显示在LCD屏上。连接好外围电路。通过SHT11准确的检测出当前环境下的温湿度，并且将所测数据交给单片机进行分析和处理。再将所得数据有单片机发送给液晶屏。成功完成显示。控制模块采用蜂鸣器报警方式。预先设置好所需温度和湿度的限值（一个上限一个下限），将蜂鸣器接入电路。通过温度和湿度的上下限值控制蜂鸣器的报警。若逾越限值，实现蜂鸣器鸣响。但是需要注意的是温度超标和湿度超标需设置两种不同的鸣响方式，用来加以区别（温度越限以及湿越限蜂鸣器的方式必须不一样）。提醒工作人员此时温度湿度数据出现异常、需及时调整，及时启用升温器、加湿器、降温风扇以及喷雾器等来有效的调整机房内温湿度。从而简单实现了控制。总体来说，本次设计主要涉及了温湿度的测量以及实现简单控制。
参考文献
[1]周向红.MCS-51系列单片机应用与实践教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.
[2]孟臣，李敏.I2C总线数字式温湿度传感器SHTll及其在单片机系统的应用[J].国外电子元器件，2004（03）：50-54.
[3]龚运新，胡长胜.单片机实用技术教程[M].北京：北京师范大学出版社，2006.
[4]江绍春，包君.基于单片机的疏菜大棚温度控制系统研究设计[J].农机化研究，2012，9.
[5]夏晓南.基于单片机的温箱温度和湿度的控制[J].现代电子技术，2005（24）：117-118.