基于單片機(jī)的環(huán)境溫濕度實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

黃麗

摘要：實(shí)時(shí)的環(huán)境溫濕度參數(shù)檢測(cè)能夠有效記錄環(huán)境溫度和濕度的變化情況，各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域都有應(yīng)用。此外，結(jié)合報(bào)警裝置和通風(fēng)散熱設(shè)備還能確保溫濕度值恒定，在對(duì)環(huán)境溫濕度值要求較高的場(chǎng)合中更是應(yīng)用廣泛。本文使用AT89C51單片機(jī)、SHT10溫濕度傳感器、LCD1602字符液晶顯示模塊等電子器件設(shè)計(jì)了一個(gè)環(huán)境溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前環(huán)境溫濕度值，若超過(guò)限制并立即報(bào)警。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定，能夠滿足一般場(chǎng)合對(duì)于溫濕度檢測(cè)的使用需求，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：AT89C51；SHT10；LCD1602；溫濕度檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）18-0216-02

環(huán)境溫濕度的實(shí)時(shí)檢測(cè)在各行各業(yè)都有廣泛應(yīng)用，無(wú)論是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、氣象，抑或是居家生活。工業(yè)生產(chǎn)與制造場(chǎng)合對(duì)環(huán)境溫濕度指標(biāo)要求相對(duì)嚴(yán)苛，合適的溫濕度環(huán)境才能確保生產(chǎn)制造過(guò)程安全、有效地進(jìn)行。居家生活環(huán)境的溫濕度情況直接關(guān)系到人們生活的舒適感，有效監(jiān)測(cè)和控制環(huán)境溫濕度可以提升居住環(huán)境舒適度[1-3]。

本文設(shè)計(jì)的環(huán)境溫濕度實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)主要選取AT89C51單片機(jī)、SHT10溫濕度傳感器、LCD1602字符液晶顯示模塊等常用的電子器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫濕度值的實(shí)時(shí)檢測(cè)與顯示，超過(guò)溫濕度限制時(shí)并有報(bào)警處理。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)功能需求

環(huán)境溫濕度實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)需要完成的功能包括：

1） 環(huán)境溫濕度值的實(shí)時(shí)采集；2） 環(huán)境溫濕度值的實(shí)時(shí)顯示；3） 環(huán)境溫濕度值超過(guò)限值時(shí)立即報(bào)警；4） 環(huán)境溫濕度值的檢測(cè)范圍和精度要求。檢測(cè)范圍：溫度-20℃～100℃，濕度0～100%RH；檢測(cè)精度：溫度±0.5℃，濕度±5%RH。

1.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

1） 主控，通過(guò)單片機(jī)完成各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集和處理工作；

2） 數(shù)據(jù)采集，溫濕度傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境溫濕度參數(shù)；

3） 液晶顯示，液晶顯示模塊實(shí)時(shí)顯示環(huán)境溫濕度值；

4） 報(bào)警，一旦環(huán)境溫濕度值超過(guò)限值蜂鳴器立即報(bào)警。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)環(huán)境溫濕度實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的功能需求和總體設(shè)計(jì)方案，合理選取電子元器件，完成系統(tǒng)具體硬件設(shè)計(jì)，如圖2所示。

1） 主控

主控是系統(tǒng)核心，控制傳感器完成環(huán)境溫濕度參數(shù)值的采集及數(shù)據(jù)處理，并控制液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)顯示和蜂鳴器的報(bào)警。主控采用AT89C51芯片，該芯片是一個(gè)8位微控制器，具有128B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和4KB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，芯片功耗低、性能高，能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求[4-5]。

2） 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是系統(tǒng)的關(guān)鍵，是系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的最重要的功能，通過(guò)溫濕度傳感器完成環(huán)境溫濕度值的實(shí)時(shí)檢測(cè)。數(shù)據(jù)采集使用的溫濕度傳感器為SHT10溫濕度傳感器，該傳感器濕度測(cè)量范圍為0～100%RH，濕度測(cè)量范圍為-40～+123.8℃，濕度測(cè)量精度為±4.5%RH，溫度測(cè)量精度為±0.5℃，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。

3） 液晶顯示

液晶顯示是系統(tǒng)的窗口，用戶可以通過(guò)液晶顯示模塊查看實(shí)時(shí)環(huán)境溫濕度情況。液晶顯示部分使用的是LCD1602液晶顯示模塊，能夠顯示2行×16個(gè)字符或5×7點(diǎn)陣字符。該液晶是一種很常用的小型液晶顯示器，具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)[4]。

4） 報(bào)警

報(bào)警部分是對(duì)環(huán)境溫濕度值做警示作用的，使用蜂鳴器完成這一功能。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中一旦單片機(jī)判定溫濕度傳感器檢測(cè)到的環(huán)境溫濕度值超過(guò)設(shè)限值，單片機(jī)就控制蜂鳴器發(fā)出響聲報(bào)警警示。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

環(huán)境溫濕度實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要是單片機(jī)程序設(shè)計(jì)，根據(jù)主控單片機(jī)與各功能模塊的連接接口完成接口初始化、數(shù)據(jù)采集分析與處理、電路控制等程序設(shè)計(jì)內(nèi)容，在環(huán)境溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能需求所提的全部功能。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)具體流程圖如圖3所示。首先，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括溫濕度傳感器SHT10、液晶顯示器LCD1602、蜂鳴器等電子器件的驅(qū)動(dòng)和引腳接口初始化。第二，環(huán)境溫濕度參數(shù)的采集、分析與處理。由單片機(jī)控制溫濕度傳感器SHT10采集溫濕度信號(hào)，采集到的溫濕度信號(hào)再在單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行分析、處理、計(jì)算得到實(shí)際的溫濕度值。第三，判定采集的溫濕度值是否過(guò)限。設(shè)定環(huán)境中溫濕度值的安全范圍，當(dāng)判定采集到的當(dāng)前溫濕度值不在安全范圍內(nèi)，單片機(jī)向蜂鳴器發(fā)出報(bào)警命令，蜂鳴器鳴響。第四，環(huán)境溫濕度值的實(shí)時(shí)顯示。單片機(jī)對(duì)傳感器采集到的溫濕度信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算后即得到當(dāng)前環(huán)境的實(shí)際溫濕度值，單片機(jī)直接把這個(gè)值傳送給液晶顯示器LCD1602進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，完成環(huán)境溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4總結(jié)

環(huán)境溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。本文通過(guò)列舉環(huán)境溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的功能需求，合理安排系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，甄選AT89C51單片機(jī)、SHT10溫濕度傳感器、LCD1602字符液晶顯示模塊等合適的電子器件，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)境溫濕度實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)環(huán)境溫濕度值的檢測(cè)與顯示，并在溫濕度值超過(guò)預(yù)設(shè)限值時(shí)提供蜂鳴器報(bào)警。最終，設(shè)計(jì)的環(huán)境溫濕度實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)功能需求，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，溫濕度值偏差小、精度高，能夠滿足一般場(chǎng)合對(duì)于溫濕度檢測(cè)的功能和精度需求，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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