基于單片機的溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計

謝麗君

摘要：基于單片機的溫濕度檢測系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景，本文基于SHT10單片數(shù)字溫度傳感器、STC89C52單片機設(shè)計一種用于倉庫溫濕度檢測的系統(tǒng)，優(yōu)化電路設(shè)計、進(jìn)行基本的軟件設(shè)計，仿真訓(xùn)練顯示系統(tǒng)運行良好。該系統(tǒng)可用于倉儲溫濕度檢測，若需要滿足自動化、智能化需求，還需進(jìn)行改良，選擇合適的單片機，增加智能報警、溫濕度控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：單片機 溫濕度 檢測系統(tǒng)

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0148-01

溫濕度是重要的環(huán)境指標(biāo)，溫濕度監(jiān)測被廣泛用于倉儲保管、空氣質(zhì)量監(jiān)測、氣象預(yù)報、智能家居控制等領(lǐng)域。近年來，智能技術(shù)飛速發(fā)展，溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)也越來越追求自動化、智能化。本次研究基于單片機設(shè)計溫濕度檢測系統(tǒng)，以供借鑒。

1 方案設(shè)計

1.1 模塊選擇

本次研究方案是為了滿足倉儲環(huán)境溫濕度監(jiān)控需求，溫濕度傳感器大小、監(jiān)測靈敏度等都需要符合基本需求，本次研究采用SHT10單片數(shù)字溫度傳感器，可靠性強，其主要由一個聚合體電容式濕敏元件、1個能隙式材料溫敏元件、1個數(shù)字接口以及內(nèi)痔14位A/D 轉(zhuǎn)化區(qū)構(gòu)成，靈敏度高、低功耗、反應(yīng)快、抗干擾，適應(yīng)溫度-40℃～123.8℃，量程0%RH～100%RH，溫度精度25℃±0.5℃，精度范圍±4.5%RH，適用于各個環(huán)境下的倉儲環(huán)境溫濕度監(jiān)控。中央控制模塊，采用單片機，即微，其數(shù)量可能比人類還要多，本次研究采用STC89C52單片機，可編程、功耗低、性能高，其主要功能以及元件包括32位I/0口線、定時器、8k字節(jié)閃存和512字節(jié)的隨機存儲、可支持省電模式、4個外部中斷等，工作電壓5.5V～3.3V，也可選擇3V單片機，工作頻率48MHz。

1.2 需求分析

倉儲溫濕度的檢測以及控制，需完全替代人工檢測，具體功能模塊需包括：①溫度、濕度采集模塊，能夠采集溫濕度指標(biāo)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)信號發(fā)送給中央控制模塊；②中央控制模塊，接收傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)與閾值進(jìn)行比較，根據(jù)閾值決定是否需要發(fā)送報警信號，若需要發(fā)送，則經(jīng)報警模塊發(fā)送相應(yīng)的指令。若需要自動調(diào)節(jié)，則需要為適度控制系統(tǒng)，進(jìn)行溫濕度調(diào)節(jié)。

1.3 設(shè)計方案

電路設(shè)計相對簡單，為保障穩(wěn)定的供電，SHT10溫濕度傳感器采用220vAC變壓后12V交流輸入，采用普通的橋式整流電路將低壓整流為脈動、諧波成為的直流電，經(jīng)濾波電容將交流成分濾掉變成直流電，為提高穩(wěn)定性，采用三端穩(wěn)壓管LN7805實現(xiàn)穩(wěn)壓，穩(wěn)壓后的電源再向傳感器、單片機等供電。單片機STC89C52有4個雙向8位并行I/0端口，內(nèi)部有設(shè)計成熟的最小系統(tǒng)電路，采用腳本引入即可。STC89C52單片機采用RESET引角為未付段，當(dāng)該引腳輸出連續(xù)2個醫(yī)師的單片機時鐘周期高電平時，單片機會復(fù)位。溫濕度采集模塊采用SHTO溫濕度傳感器，兩線制串行通信接口設(shè)計，在DATA線上添加1個KΩ上拉電阻將信號拉到高電平，再與單片機端口相連，SHT10傳感器經(jīng)內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換模塊，直接采集模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳入到單片機中。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到溫濕度異常，經(jīng)報警器發(fā)送警報消息，本次研究采用TC35i芯片接收發(fā)送消息，其支持AT指令，采用DXDO引腳、TXD0引腳、IGT引腳，可與STC89C52單片機直接串口連接。

軟件設(shè)計是單片機溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，采用C語言作為編程語言。主程序流程：①初始化；②讀取溫度；③是否超過閾值，若為否繼續(xù)讀取溫度，再次問詢是否超過閾值；④若為是，則發(fā)送報警信息。溫濕度采集通過調(diào)用SHT10實現(xiàn)，步驟為開始→啟動傳輸→輸出測量溫濕度命令？，否則復(fù)位再次進(jìn)入啟動傳輸前命令，若為是則等待讀取數(shù)值右鍵讀取溫濕度高字節(jié)→讀取溫濕度低字節(jié)→結(jié)束。

2 仿真測試

采用Proteus軟件對設(shè)計進(jìn)行仿真訓(xùn)練。假設(shè)溫度為15～30℃，濕度在30%～50%，設(shè)置禁止外部中斷并啟動外部事件計數(shù)器，每隔一段時間便采用溫度脈沖數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，間隔時間采用軟件延時方法實現(xiàn)，若溫濕度超過測量的范圍，便會出現(xiàn)中斷。仿真訓(xùn)練顯示，將溫度控制在20℃左右，測試溫度采集模塊，運轉(zhuǎn)正常，溫度顯示正常，溫度調(diào)節(jié)到32℃，不久傳感器LED-Green二極管發(fā)亮，提示溫度傳感器已向單片機傳遞數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

基于單片機的溫濕度檢測系統(tǒng)本身設(shè)計并不復(fù)雜，特別適用于普通環(huán)境下的溫濕度傳感器、單片機已較成熟，可供選擇的引腳、接口多樣化，這些元件標(biāo)準(zhǔn)化水平明顯提高。但溫濕度檢測已經(jīng)不僅僅需要在普通環(huán)境下應(yīng)用，還被廣泛應(yīng)用其它領(lǐng)域，同時隨著智能化水平的提高，人們開始要求將溫濕度檢測系統(tǒng)與報警系統(tǒng)、自動溫濕度控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析等融合，特殊場合如科研對溫濕度檢測靈敏度要求更高，這時可供選擇的傳感器、單片機非常少，這就要求設(shè)計者們熟悉元件的性能，合理的進(jìn)行電路設(shè)計，做好計算機編程，減少運算量。

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