梅建虎

摘 要：針對溫濕度傳感器信息采集時驅動程序多集成在儀表端的現狀，設計了1種基于微型處理器在溫濕度傳感器端進行驅動化處理并輸出幀格式數據的溫濕度傳感模塊。此設計采用溫濕度傳感器SHT10，LCD1602液晶屏，并通過串口通信將溫濕度數據及時送到計算機顯示，同時將顯示的數據與設定值進行對比，若溫濕度超過設定的范圍，則啟動蜂鳴器及LED燈報警。通過設計原理圖，焊接電路，硬件調試，證明了該系統的可行性。

關鍵詞：溫濕度傳感器SHT10；變送器；STC15W204S

中圖分類號 TP273 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）15-0127-03

Abstract：in view of the temperature sensor information acquisition and integrated driver more explicit degrees in the status quo，this paper designed a kind of microprocessor based on temperature and humidity sensors to drive processing and output data of temperature and humidity sensor module frame format. This design USES the temperature and humidity sensor SHT10，LCD1602 LCD screen，and through a serial port communication will timely sent to the computer display，temperature and humidity data will display data compared with the set value at the same time，if the scope of the temperature and humidity more than set alarm buzzer and LED lamp is started. The feasibility of the system is proved by designing schematic diagram，welding circuit and hardware debugging.

Key words：Temperature and humidity sensor SHT10；The transmitter；STC15W204S

1 引言

溫室大棚在農產品生產和觀賞花卉栽培方面起著重要作用，因此需要改善和提高溫室大棚的科技水平和降低大棚建設的成本。目前，應用于溫室大棚的溫度檢測系統多采用有模擬溫度傳感器、多路轉換開關、A/D轉換器及單片機等組成的傳輸系統。這種溫度采集系統需要在溫室大棚內布置大量的測溫電纜，才能把傳感器信號送到采集卡上，安裝和拆卸繁雜，成本也高[1-5]。也有一部分設計研究使用的是PT100作為溫度采集器，但其缺點在于需外接A/D轉換模塊，采集速度和精度不高。本設計所用的溫濕度檢測電路由SHT10、微控制器STC15W204s和MAX485組成，每個傳感器使用同一個驅動電路，當上位機給出接受信號后，驅動電路工作，開始信號采集，且MAX485的傳輸距離可達到2km，方便遠距離傳輸，此設計減少了驅動模塊，體積小，成本低，具有明顯優(yōu)勢。

2 系統總體方案設計

系統設計主要分為硬件電路設計和軟件程序設計，硬件電路主要分為溫濕度采集電路、單片機控制電路、報警電路、顯示電路及串口電路。程序的設計使用C語言，因為C語言模塊化編程，可讀性較好，且具有很強的移植性，編寫程序時可避免重復性工作。程序編譯軟件使用IAR FOR STM8編程軟件。

采用單片機作為控制器的系統框如圖1所示。

2.1 SHT10傳感器單元設計 SHT10采集溫室內的溫濕度，經過傳感器輸出已校準的數字量。其采用3.3V供電，電源引腳VDD和GND之間增加一個100nF的電容用于去耦濾波。串行時鐘輸入SCK用于處理器與SHT10之間的通訊同步。串行數據DATA三態(tài)門用于MCU和SHT10之間的數據傳輸。為避免信號沖突，DATA腳需要1個外部的上拉電阻。SHT10傳感器電路如圖2所示：

2.2 報警單元設計 報警電路采用蜂鳴器和LED燈。蜂鳴器是無源蜂鳴器，因STM8S單片機PD4口帶蜂鳴器復用功能，只能驅動無源蜂鳴器。由于單片機I/O口輸出電流較小，驅動不了蜂鳴器，因此加了三極管S8050起放大電流的作用以及限流電阻。單片機內部LSI時鐘可產生頻率1KHz、2KHz及4KHz的蜂鳴信號。其次為了保證報警電路的可靠性增加LED閃爍報警，將LED接在單片機的SWIM即PD1口。當溫濕度超過設定范圍時報警電路啟動蜂鳴器發(fā)聲LED閃爍。報警電路如圖3所示：

2.3 液晶顯示單元設計 液晶顯示用于顯示溫度和濕度，以便于人員觀察。此電路供電不同于單片機供電電壓，液晶顯示是5V供電，10K的電位器用來調整液晶的對比度。STM8S單片機PB4、PB5引腳是真正的開漏輸出，連接在1602的DB口時，要加上拉電阻。

2.4 信號傳輸單元設計 串口電路采用MAX3232芯片，MAX3232芯片是3.3V供電與單片機供電電壓相同。電路中的電容值在MAX3232芯片手冊上都為0.1uF。芯片上有2路串口，本設計只使用1路串口，分別接在單片機的PD6（UART_RX）引腳和PD5（UART_TX）引腳。串口通信電路如圖5所示：

2.5 電源電路設計 電源電路是先通過USB提供5V電源用以給1602液晶顯示供電，再通過AMS117正向低壓降穩(wěn)壓器將5V電壓降為3.3V給單片機及串口電路供電。電源電路如圖6所示：

3 系統程序總體設計

系統的工作流程是傳感器先采集環(huán)境中的溫濕度數據，通過類似于I2C總線的方式送到STM8S單片機，單片機將溫濕度數據進行修正，再將修正后的數據送與1602液晶顯示，同時通過串口通信送到計算機顯示。再設定溫濕度允許范圍，當環(huán)境溫濕度低于或超過設定的范圍時啟動報警電路驅動蜂鳴器發(fā)聲及LED閃爍直至調節(jié)環(huán)境溫濕度到設定的范圍內報警電路自動關閉。主程序流程圖如圖7所示：

SHT10讀寫數據的規(guī)則是：在時鐘線的下降沿之后數據線改變狀態(tài)，并在時鐘線的上升沿有效。由于STM8S單片機與51單片機不同，它的I/O口輸入輸出方式是需要設置的，所以在啟動SHT10數據傳送時一定要注意設置STM8I/O的輸入輸出。發(fā)送數據時I/O口為推挽輸出方式，讀數據時I/O口為輸入。SHT10子程序流程如圖8所示：

4 結論

通過多次實驗驗證，此設計運用的傳感器檢測電路，運行穩(wěn)定，精度高，成本低，達到了設計要求，且此系統的信號傳輸距離可達到2km左右。綜合來說，此設計經濟實用，操作方便。

5 結論

從電路板調試的情況來看，實現了方案設計的主要目的，使用的材料成本較低，且對于溫濕度采集的速度和精度較高，適應于現今社會的農業(yè)生產要求。

參考文獻

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（責編：張宏民）