邵陽學(xué)院信息工程系 林 歡 許建明 陳炯明

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基于單片機(jī)溫濕度測(cè)試儀設(shè)計(jì)

邵陽學(xué)院信息工程系 林 歡 許建明 陳炯明

【摘要】本文采用DHT11傳感器作為核心檢測(cè)器件，用微控制器AT89S51作為處理芯片、選用1602液晶顯示屏對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行顯示。利用單片機(jī)的程序控制，將DHT11數(shù)字傳感器采集到的溫度、濕度的數(shù)據(jù)發(fā)送單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部處理將被測(cè)溫度和濕度數(shù)值顯示在LCD上。對(duì)溫度和濕度設(shè)定上下限值，當(dāng)實(shí)測(cè)值超過測(cè)量范圍可以自己進(jìn)行報(bào)警，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的測(cè)試。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定具有測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確、適應(yīng)環(huán)境廣泛，成本低等特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】溫濕度測(cè)試儀；單片機(jī)；傳感器

1　系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)由單片機(jī)處理器模塊、溫濕度傳感器模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊等4個(gè)部分組成。整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行由AT89S51單片機(jī)來控制，根據(jù)數(shù)字溫濕度傳感器檢測(cè)到的溫度和濕度信息在單片機(jī)里面進(jìn)行處理，外部鍵盤主要是對(duì)溫濕度的初值進(jìn)行設(shè)定，根據(jù)設(shè)置的初值和檢測(cè)到的被測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，可以判斷是否要正確顯示還是報(bào)警。由于單片機(jī)的實(shí)時(shí)處理強(qiáng)，檢測(cè)的結(jié)果基本符合一般場(chǎng)合的溫濕度測(cè)試儀要求。

圖1　系統(tǒng)方框圖

2　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1主控單片機(jī)模塊

本設(shè)計(jì)采用AT89S51作為主控模塊，它具有性能好、能耗低、且采用CMOS工藝的處理器芯片，芯片內(nèi)部包含有8Kb的Flash。這個(gè)芯片采用ATMEL的不易丟失性存儲(chǔ)器、高密度等技術(shù)，和標(biāo)準(zhǔn)的80C51芯片具有相同的指令系統(tǒng)。芯片中的Flash可以在線、反復(fù)編程，也可以采用通用型的Flash進(jìn)行編程；通用的八位的主板與Flash可以用一塊芯片，AT89S51性能比以前普通的會(huì)更好，使用更加方便；具有價(jià)格低、性能好等優(yōu)點(diǎn)，在嵌入式控制系統(tǒng)中有著非常大的應(yīng)用前景。本系統(tǒng)采用AT89S51作為控制核心，完全能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.2溫濕度傳感器模塊

DHT11傳感器是一種集溫度和濕度為一體的數(shù)字式傳感器，屬于復(fù)合傳感器。內(nèi)部包含有一個(gè)感溫的元件和一個(gè)感濕的元件，以及自帶內(nèi)部串行A/D電路，在使用時(shí)直接可以連接8位的單片機(jī)系統(tǒng)，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。因此該器件具有卓越的品質(zhì)、響應(yīng)非?？?、抗干擾能力特別強(qiáng)、性價(jià)比很高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器在出廠前都進(jìn)行了精確的校準(zhǔn)，具有較高的標(biāo)準(zhǔn)性，在OTP內(nèi)存中以程序的形式存放著校準(zhǔn)系數(shù)，檢測(cè)被測(cè)濕度信息時(shí)要調(diào)用這些標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)，來確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。采用單總線跟微控制器連接，使系統(tǒng)集成變得非常容易實(shí)現(xiàn)。器件體積小、功耗極低等，使這種傳感器成為溫濕度測(cè)試或檢測(cè)應(yīng)用中最佳的選擇。DHT11傳感器模塊只有四個(gè)腳，1腳為電源腳直接接5V電源，4腳為接地腳，2腳為串行數(shù)據(jù)輸出腳，外接5K的上拉電阻跟單片機(jī)相連，3腳懸空。電路原理圖如圖2所示。

圖2　溫濕度傳感器原理電路

2.3報(bào)警模塊

采用三極管控制蜂鳴器或喇叭進(jìn)行發(fā)聲報(bào)警，PNP型三極管基極受到單片機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)開關(guān)的功能，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到被測(cè)溫度或濕度超過設(shè)定范圍，I/O口輸出低電平，三極管導(dǎo)通讓蜂鳴器啟動(dòng)，三極管提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流，使蜂鳴器或喇叭發(fā)出聲音。若被檢測(cè)溫度和濕度都在測(cè)量范圍內(nèi)，I/O口輸出為高電平，則三極管截止，蜂鳴器沒有電流不會(huì)發(fā)出聲音。采用此電路實(shí)現(xiàn)報(bào)警電路簡單實(shí)用。

3　程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)包含主程序和子程序模塊兩部分。主程序模塊進(jìn)行一些初始化及外界環(huán)境溫度和濕度的讀取，根據(jù)實(shí)測(cè)值在子程序中進(jìn)行處理，判斷是否需報(bào)警。而LCD1602進(jìn)行溫度的顯示是通過顯示子程序去完成。根據(jù)被測(cè)溫度和濕度大小及時(shí)在LCD上顯示相應(yīng)的數(shù)值。

4　結(jié)束語

本設(shè)計(jì)是采用單片機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)了對(duì)被測(cè)溫度和濕度的采集和顯示，從而完成了溫濕度測(cè)儀的基本功能，電路簡單可行，實(shí)現(xiàn)了智能化的溫濕度測(cè)試，具有一有較好的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

［1］江世明，許建明，朱群峰，申壽云.單片機(jī)原理及應(yīng)用［M］.上海：上海交通大學(xué)出版社，2013.

［2］郁有文，常健等.傳感器原理及工程應(yīng)用（第三版）［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2009.

［3］程德福等.智能儀器［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

作者簡介：

林歡（1994—），男，四川三臺(tái)人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于邵陽學(xué)院信息工程系電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。

通信作者：

許建明（1977—），男，湖南武岡人，碩士，副教授，主要從事電子技術(shù)研究。