基于單片機的溫濕度檢測系統的設計

謝麗君

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

關鍵詞：單片機 溫濕度 檢測系統

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

溫濕度是重要的環境指標，溫濕度監測被廣泛用于倉儲保管、空氣質量監測、氣象預報、智能家居控制等領域。近年來，智能技術飛速發展，溫濕度監測系統也越來越追求自動化、智能化。本次研究基于單片機設計溫濕度檢測系統，以供借鑒。

1 方案設計

1.1 模塊選擇

本次研究方案是為了滿足倉儲環境溫濕度監控需求，溫濕度傳感器大小、監測靈敏度等都需要符合基本需求，本次研究采用SHT10單片數字溫度傳感器，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個數字接口以及內痔14位A/D 轉化區構成，靈敏度高、低功耗、反應快、抗干擾，適應溫度-40℃～123.8℃，量程0%RH～100%RH，溫度精度25℃±0.5℃，精度范圍±4.5%RH，適用于各個環境下的倉儲環境溫濕度監控。中央控制模塊，采用單片機，即微，其數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字節閃存和512字節的隨機存儲、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，進行A/D轉換，轉化后的數據信號發送給中央控制模塊；②中央控制模塊，接收傳輸的數據，將數據與閾值進行比較，根據閾值決定是否需要發送報警信號，若需要發送，則經報警模塊發送相應的指令。若需要自動調節，則需要為適度控制系統，進行溫濕度調節。

1.3 設計方案

電路設計相對簡單，為保障穩定的供電，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，經濾波電容將交流成分濾掉變成直流電，為提高穩定性，采用三端穩壓管LN7805實現穩壓，穩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，內部有設計成熟的最小系統電路，采用腳本引入即可。STC89C52單片機采用RESET引角為未付段，當該引腳輸出連續2個醫師的單片機時鐘周期高電平時，單片機會復位。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傳感器經內置A/D轉換模塊，直接采集模擬信號轉化為數字信號傳入到單片機中。當系統監測到溫濕度異常，經報警器發送警報消息，本次研究采用TC35i芯片接收發送消息，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。

軟件設計是單片機溫濕度檢測系統設計的關鍵，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，若為否繼續讀取溫度，再次問詢是否超過閾值；④若為是，則發送報警信息。溫濕度采集通過調用SHT10實現，步驟為開始→啟動傳輸→輸出測量溫濕度命令？，否則復位再次進入啟動傳輸前命令，若為是則等待讀取數值右鍵讀取溫濕度高字節→讀取溫濕度低字節→結束。

2 仿真測試

采用Proteus軟件對設計進行仿真訓練。假設溫度為15～30℃，濕度在30%～50%，設置禁止外部中斷并啟動外部事件計數器，每隔一段時間便采用溫度脈沖數據統計數據，間隔時間采用軟件延時方法實現，若溫濕度超過測量的范圍，便會出現中斷。仿真訓練顯示，將溫度控制在20℃左右，測試溫度采集模塊，運轉正常，溫度顯示正常，溫度調節到32℃，不久傳感器LED-Green二極管發亮，提示溫度傳感器已向單片機傳遞數據。

3 結語

基于單片機的溫濕度檢測系統本身設計并不復雜，特別適用于普通環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，這些元件標準化水平明顯提高。但溫濕度檢測已經不僅僅需要在普通環境下應用，還被廣泛應用其它領域，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與報警系統、自動溫濕度控制系統、數據分析等融合，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，這就要求設計者們熟悉元件的性能，合理的進行電路設計，做好計算機編程，減少運算量。

參考文獻

[1]魏玲.基于DS18B20的單總線測溫系統設計[J].黑龍江冶金，2007（2）：42-43.

[2]Ding Xibo，Guo Jianying，ZhouZhen.Non-contact Photoelectric Displacement Instrument.2nd International Symposium on Instrumentation Science and Technology[J].ISIST 2002 procedings ，2002（2）：481-483.

[3]周峰.基于PC機的智能式溫濕度測量器的設計[J].信息與電腦，2010（3）：23-24.