農貿市場溫濕度控制報警器設計

王萌 馬銳 王穎 大連理工大學城市學院

引言：近幾年逐漸發展成型的“智慧農貿”市場業態，得到了國家政府政策支持。疫情常態化，而食品安全問題備受關注，為了加強農貿市場環境衛生整治，防治疫情通過市場環節傳播，嚴把“市場關”。所以我們將設計一款有效幫助人們的產品。我們設計的這款溫濕度控制報警器，主要是基于51單片機，依靠SHT-11傳感器現場觀測市場內溫濕度。

1 總體設計

根據農貿市場環境對溫濕度的要求，本設計利用AT89C51單片機最小系統為核心，包括晶振電路、復位電路和排阻電路，SHT-11溫濕度傳感器負責對環境溫濕度的數據采集，數據經過單片機進行數據，最終通過LCD1602液晶顯示模塊準確、快捷、實時地顯示出當前環境的溫度和濕度。同時，按鍵模塊可設置溫濕度的上下限值，當采集的數據不在設定范圍內時，實現發光二極管LED亮燈和蜂鳴器報警，從而達到對環境溫濕度監測的目的。

圖1.總體框圖

2 硬件設計

硬件電路圖由單片機最小系統，傳感器模塊，顯示模塊，按鍵模塊、報警模塊所組成。其中各個部分的作用如下：

單片機最小系統：包含使電子電路可以正常工作的電源電路，可以給單片機提供一個頻率和幅度穩定的脈沖序列的時鐘電路，以及可以從外部輔助單片機重現開始的復位電路。

傳感器模塊：本模塊采用SHT-11溫濕度傳感器，負責檢測市場溫濕度，將現場采集的溫濕度物理信號通過A/D轉換器向51單片機輸出電信號。

顯示模塊：本模塊采用LCD1602液晶顯示屏，負責顯示市場當前的溫濕度，主要是通過51單片機傳輸的電信號使顯示屏出現圖形。

按鍵模塊：本模塊包含K1、K2、K3三個按鍵，按鍵K1負責選擇“Humi L、Humi H、Temp L、Temp H”其中一個選項，按鍵K2負責將選擇的選項的數值增大，按鍵K3負責將選擇的選項中數值減小。

報警模塊：本模塊包含發光二極管LED和蜂鳴器，負責當溫濕度超出預先規定的上下限時，起警示作用。當傳感器采集的溫濕度值度低于已設定下限時，LED綠燈亮，蜂鳴燈工作，當傳感器采集的溫濕度值高于已設定上限時，LED紅燈亮，蜂鳴器工作。

3 軟件設計

本設計系統軟件主要實現的功能：首先需通過按鍵模塊手動設置當前市場所需要的溫濕度范圍。單片機AT89C51通過SHT-11溫濕度傳感器采集市場內的溫濕度值，一方面將采集獲取到的溫濕度值顯示在LCD1602液晶顯示屏上，另一方面，判斷當先的溫濕度值是否超出已設定好的安全范圍。如低于下限，則LED綠燈亮，蜂鳴器工作，如高于上限，則LED紅燈亮，蜂鳴器工作。

圖2.軟件設計流程圖

4 測試結果

根據研究表明，人體最適宜的溫度在18℃－24℃，人體最適宜的健康濕度在45%RH－65%RH之間，本次測試就將溫濕度范圍如此設置，在實際成產生活中，可視情況而定。通過多次的仿真結果發現，LCD顯示器顯示的數值與實際傳感器采集到的數值有一定的誤差，并且誤差會隨著采集到的實際值的增加而減小。顯示溫濕度與設置的范圍對比，超出范圍時，報警模塊立即啟動報警模塊進行報警。仿真參數如表1所示。

表1 仿真參數

5 展望

本產品主要功能是檢測市場內的溫濕度是否超出保障人體健康與食品安全的范圍。在設計過程中，本產品主要利用AT89C51單片機、SHT-11溫濕度傳感器以及LCD1602顯示器，其中單片機的根據傳感器的采集溫度，進行信息處理來控制報警模塊工作，大大的降低材料和人工成本以及實施難度。本產品現存在不足是實際值與顯示值存在誤差，會隨著采集到的實際值的增加而減小。并且數值沒有精準到小數。