基于SHT10傳感器的倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

王海燕，高之圣

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇 淮安 223003）

當(dāng)前，防潮、防霉、防腐、防爆是倉(cāng)庫(kù)日常工作的重要內(nèi)容，是衡量倉(cāng)庫(kù)管理質(zhì)量的重要指標(biāo)。它直接影響到儲(chǔ)備物資的使用壽命和工作可靠性。通過傳統(tǒng)人工進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不符合溫度和濕度要求的庫(kù)房進(jìn)行通風(fēng)、去濕和降溫等工作。這種人工測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，且測(cè)試的溫度及濕度誤差大，隨機(jī)性大。因此，我們研究開發(fā)一種成本低廉、使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)。

1 溫濕度檢測(cè)方案的選擇

方案一：采用獨(dú)立的溫度和濕度傳感器

1）溫度傳感器的選擇：集成溫度傳感器可采用AD590，它的測(cè)溫范圍在-55～+150℃之間，而且精度高。M檔在測(cè)溫范圍內(nèi)非線形誤差為±0.3℃。它無(wú)需進(jìn)行線性校正，使用非常方便，接口電路實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單。

2）濕度傳感器的選擇：常用濕敏傳感器?？刹捎肏OS-201，這是一種高濕度開關(guān)傳感器，它的工作電壓為1 V以下，頻率為 50 Hz～1 KHz，測(cè)量濕度范圍為 0～100%RH，工作溫度范圍為0～50℃，阻抗在75%RH（25℃）時(shí)為1 MΩ。這種傳感器原是用于開關(guān)的傳感器，不能在寬頻帶范圍內(nèi)檢測(cè)濕度。

方案一，優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)量溫度范圍大（從-100℃到上千攝氏度），精度高，但系統(tǒng)電路比較復(fù)雜，需要用放大電路將溫度傳感器采集到的信號(hào)進(jìn)行放大，性能不夠穩(wěn)定，抗干擾能性較低。

方案二：采用一體化的溫度、濕度傳感器

該方案可采用瑞士進(jìn)口數(shù)字式溫濕度傳感器SHT10，SHT10自身集溫度和濕度傳感器于一體。另外SHT10芯片內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器，無(wú)須再次添加A/D轉(zhuǎn)換電路，因此構(gòu)成系統(tǒng)簡(jiǎn)單，抗干擾能性也較同類芯片高。因此，采用SHT10進(jìn)行溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，在于測(cè)量精度高、接口簡(jiǎn)單、體積小、構(gòu)成系統(tǒng)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

經(jīng)過綜合比較，方案二是比較理想的，且經(jīng)濟(jì)適用。由于本系統(tǒng)中采用了溫濕度傳感器SHT10本身自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊，能將檢測(cè)的溫度、濕度值直接傳送入單片機(jī)，然后經(jīng)由單片機(jī)控制將溫濕度值由顯示出來(lái)，然后每次將讀入的數(shù)據(jù)與上、下限進(jìn)行判斷，以決定是否調(diào)用報(bào)警和啟動(dòng)調(diào)溫、調(diào)濕裝置。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)AT89S55為控制核心，通過溫濕度傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境溫濕信號(hào)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)，其中包括A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、溫度濕度檢測(cè)、鍵盤及顯示、繼電器控制電路及報(bào)警電路等部分的設(shè)計(jì)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 Whole structure of the system

3 系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)

3.1 溫濕度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

溫濕度檢測(cè)電路由溫濕度傳感器SHT10和微控制器AT89S55組成，SHT10通過二線串行接口與微處理器連接，如圖2所示。SHT10的供電電壓是2.4～5.5 V，電源引腳VDD和GND之間需要加一個(gè)100 nF的去耦電容器。串行時(shí)鐘輸入線SCK用于使AT89S55與SHT10之間通信同步，由于SHT10接口包含了完全靜態(tài)邏輯，因而不存在最小SCK頻率限制，即微控制器可以以任意低的速度與SHT10通信。串行數(shù)據(jù)線DATA引腳是三態(tài)門結(jié)構(gòu)，用于數(shù)據(jù)的讀取，DATA在SCK時(shí)鐘下降沿之后改變狀態(tài)，并僅在SCK時(shí)鐘上升沿有效，在AT89S55向SHT10發(fā)送數(shù)據(jù)，且SCK時(shí)鐘為高電平時(shí)，DATA必須保持穩(wěn)定為避免信號(hào)沖突，AT89S55應(yīng)拉低DATA，當(dāng)需要拉高DATA信號(hào)時(shí)，可以外加的上拉電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖2 溫濕度檢測(cè)電路Fig.2 Circuit of temperature and humidity detection

3.2 人機(jī)交互電路

設(shè)計(jì)了一個(gè)4個(gè)獨(dú)立按鍵作為按鍵輸入電路，顯示電路選用了南京傲雪液晶公司生產(chǎn)的自帶字庫(kù)的128×64點(diǎn)陣圖形式液晶顯示屏，如圖3所示。該液晶屏滿足我們的要求，經(jīng)過多次測(cè)試，液晶的性能十分穩(wěn)定。

3.3 報(bào)警電路

為了安全生產(chǎn)，對(duì)于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)警裝置，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。我們?cè)O(shè)計(jì)了聲光報(bào)警電路，如圖4所示，并在顯示界面顯示出現(xiàn)故障的單元控制器編號(hào)，以方便準(zhǔn)確定位和了解警情。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

圖3 人機(jī)交互電路Fig.3 Circuit of Human-computer interaction

圖4 聲光報(bào)警電路Fig.4 Circuit of Acousto-optic alarm

系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)采用的是C語(yǔ)言編程，這樣能夠提高了系統(tǒng)程序的可維護(hù)性和擴(kuò)充性，同時(shí)采用了模塊化設(shè)計(jì)，主要有:按鍵功能設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)輸入模塊設(shè)計(jì)、溫濕度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣、LCD顯示等，主程序流程圖如圖5所示。

圖5 主程序流程圖Fig.5 Flow chart of main program

系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，接著溫濕度傳感器根據(jù)時(shí)序的變化開始采集和傳輸數(shù)據(jù)，單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷處理和顯示，并及時(shí)響應(yīng)按鍵動(dòng)作。

5 結(jié) 論

本系統(tǒng)通過大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，成功開發(fā)了一種倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)控制界面操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該系統(tǒng)溫濕度監(jiān)測(cè)精度高、成本低、性價(jià)比較高、易于推廣等特點(diǎn)，將有助于提高倉(cāng)庫(kù)溫、濕度監(jiān)控作業(yè)效率，確保庫(kù)存物資的儲(chǔ)存質(zhì)量。

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