基于單片機的濕度檢測系統設計

趙祥坤　蘇奎　李帥三

【摘要】 就目前而言，國內外在濕度檢測中檢測元件的主要特點是：種類較多、應用廣。隨著單片機技術的使用范圍比較廣泛，其技術水平越來越高，單片機的數據采集系統的可靠性也越來越有保證。

【關鍵詞】 單片機 濕度檢測 系統設計

一、單片機的濕度檢測系統設計的原則

（1）可靠性。單片機系統具有較高的可靠性是其應用的前提，在系統的各個環節中，可靠性設計過程中最重要的準則，為了對系統的可靠性進行提高主要通過以下幾個方面：首先在選用元器件時要選擇質量過關的；其次是對于電路的布線以及接地要合理；然后是抗干擾措施的設計，以及系統的自我診斷功能等等。（2）方便性。在對系統進行設計時，要從操作者的視角出發，盡量的提高系統的可操作以及可維護性。要盡量簡化操作，使得系統能夠被進行廣泛的應用。滿足這一原則要在設計中，盡量減少對人機交互接口的使用，盡量使用操作內置，同時，系統應該具有自我故障診斷程序，一旦發生故障能夠及時發現、定位，從而及時進行維修。（3）性價比。對于單片機的使用主要是由于其性價比很高，這是由于其體積小功耗低等多種優點疊加的原因。

二、濕度檢測系統整體設計

就濕度檢測系統的整體結構而言，主要是實現對于下位機中的濕度的監測。這個環節主要包括兩個部分，一是單片機，二是傳感器，這兩者相協作完成對于某一現場的溫濕度的采集以及處理工作，數據間的傳遞是借由總線以及中間機完成的，其中中間機的作用主要是控制下機位，使得其能夠對各個方位的濕度進行連續的循環的采集以及處理工作，中間機將數據向上位機傳遞，而上位機以用戶設定為原則，對中間機的參數讀取環境進行設定，對于反饋數據進行顯示以及打印等等操作。

三、關于硬件設計

對于濕度檢測系統的整體設計分為硬件以及軟件兩個部分。

本文中，主要是對單片機P89LPC930的應用，使得系統的面積以及功耗得以減小，濕度傳感器選擇HS1101，通過濕度傳感器以及震蕩電路的連接來進行對濕度的監測。（1）微控制器模塊。我們所選取的單片機P89LPC930為核心處理器，其結構性能優越，能夠在2到4個時鐘周期內來執行命令，對于80C51，其時間大約縮短的了六分之一。并且為了減少系統面積以及功耗，該單片機對于系統級的功能進行了集成。（2）濕度測量模塊。對于濕度參數的定義是相對濕度，以空氣為例，即是空氣中的水蒸汽壓以及飽和蒸汽壓的比值的百分數。在本文的系統中，選用濕度傳感器HS1101，此款傳感器產于法國，是一款電容式的傳感器，在使用過程中，相對可靠穩定并且其反應速度很快。在此模塊中，研究方向主要是對于信號的轉變，對于濕度的測量是將濕度感應為電容的的變化量，因此，此模塊是將變化的電容量轉變為易于計算機接受的信號。本研究中，在555震蕩電路中放置濕敏電容，通過將電容信號向計算機更容易識別的電壓信號的轉變，使得計算機更容易采集。（3）LCD顯示模塊。LCD的顯示屏為LCM，其數據傳輸的方式為并行方式，并且在其內部對驅動電路進行了集成。為了進一步優化LCD，使其功耗更低以及使用壽命更加高，可以對背光進行關閉。（4）通信模塊。單片機P89LPC930的串口信息發送與接收通過UART，T x D為發送端， R x D端為輸入端。差分平衡系統中選用MAX487使得系統的抗干擾能力有所提高，并且對于信號的新手范圍有所增加。鑒于對RS485總線上下位機的故障問題，可以通過串聯兩個電阻在MAX487上，當個別硬件出現問題時，整個總線的通信不會受其影響。

四、關于軟件設計

系統的軟件設計方案的原則是，當系統通電后，首先初始化各個器件，然后是進行濕度的測量，然后是對其濕度值進行傳輸。（1）設計濕度測量軟件。在濕度傳感器與TLC555振蕩電路相連，使得數據信號以方波的形式輸出，然后送入單片機P89LPC930。（2）設計LCD顯示軟件。本系統的LCD內部對驅動電路進行了集成，早使用時可以以LCD的指令表為依據進行指令的寫入，操作十分方便。

五、試驗結果

經過調試驗證后，證明濕度的測量值的精度得到了大大的增加，實現了對濕度的精確測量。

六、結語

在本文中的基于單片機的濕度檢測系統的核心是P89LPC930單片機，外圍電路是由已有器件進行組織的，在設計系統時本著可靠性、操作方便性以及高性價比為原則，具有可拓展性強、低功耗等優點。在溫室大棚等場所得到了廣泛的應用并取得了不錯的成績。