邵陽學(xué)院信息工程系 林 歡 許建明 陳炯明

?

基于單片機溫濕度測試儀設(shè)計

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器件，用微控制器AT89S51作為處理芯片、選用1602液晶顯示屏對測試結(jié)果進行顯示。利用單片機的程序控制，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，經(jīng)單片機內(nèi)部處理將被測溫度和濕度數(shù)值顯示在LCD上。對溫度和濕度設(shè)定上下限值，當(dāng)實測值超過測量范圍可以自己進行報警，實現(xiàn)自動化的測試。經(jīng)實驗測定具有測試結(jié)果準確、適應(yīng)環(huán)境廣泛，成本低等特點。

【關(guān)鍵詞】溫濕度測試儀；單片機；傳感器

1　系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)由單片機處理器模塊、溫濕度傳感器模塊、顯示模塊、報警模塊等4個部分組成。整個系統(tǒng)的正常運行由AT89S51單片機來控制，根據(jù)數(shù)字溫濕度傳感器檢測到的溫度和濕度信息在單片機里面進行處理，外部鍵盤主要是對溫濕度的初值進行設(shè)定，根據(jù)設(shè)置的初值和檢測到的被測值進行對比，可以判斷是否要正確顯示還是報警。由于單片機的實時處理強，檢測的結(jié)果基本符合一般場合的溫濕度測試儀要求。

圖1　系統(tǒng)方框圖

2　系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1主控單片機模塊

本設(shè)計采用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。這個芯片采用ATMEL的不易丟失性存儲器、高密度等技術(shù)，和標(biāo)準的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更好，使用更加方便；具有價格低、性能好等優(yōu)點，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，完全能夠達到設(shè)計要求。

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)部包含有一個感溫的元件和一個感濕的元件，以及自帶內(nèi)部串行A/D電路，在使用時直接可以連接8位的單片機系統(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?？臁⒖垢蓴_能力特別強、性價比很高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器在出廠前都進行了精確的校準，具有較高的標(biāo)準性，在OTP內(nèi)存中以程序的形式存放著校準系數(shù)，檢測被測濕度信息時要調(diào)用這些標(biāo)準系數(shù)，來確保數(shù)據(jù)的準確性。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現(xiàn)。器件體積小、功耗極低等，使這種傳感器成為溫濕度測試或檢測應(yīng)用中最佳的選擇。DHT11傳感器模塊只有四個腳，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報警模塊

采用三極管控制蜂鳴器或喇叭進行發(fā)聲報警，PNP型三極管基極受到單片機的控制實現(xiàn)開關(guān)的功能，當(dāng)單片機檢測到被測溫度或濕度超過設(shè)定范圍，I/O口輸出低電平，三極管導(dǎo)通讓蜂鳴器啟動，三極管提供足夠的驅(qū)動電流，使蜂鳴器或喇叭發(fā)出聲音。若被檢測溫度和濕度都在測量范圍內(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發(fā)出聲音。采用此電路實現(xiàn)報警電路簡單實用。

3　程序設(shè)計

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

4　結(jié)束語

本設(shè)計是采用單片機控制器實現(xiàn)了對被測溫度和濕度的采集和顯示，從而完成了溫濕度測儀的基本功能，電路簡單可行，實現(xiàn)了智能化的溫濕度測試，具有一有較好的實用價值。

參考文獻

［1］江世明，許建明，朱群峰，申壽云.單片機原理及應(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：機械工業(yè)出版社，2008.

作者簡介：

林歡（1994—），男，四川三臺人，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。