家居生活溫濕度顯示裝置設(shè)計(jì)

葉子馨　楊宜澄　任廣鵬　李東青

摘要：在日常生活中，室內(nèi)溫濕度直接影響生活的舒適度。尤其在冬季，因?yàn)楣┡瘯?huì)使室內(nèi)濕度降低，空氣干燥到一定程度甚至造成鼻粘膜毛細(xì)血管破裂。本設(shè)計(jì)一款家居生活溫濕度顯示裝置，通過傳感器對(duì)室內(nèi)溫度和濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過液晶顯示器將溫濕度進(jìn)行顯示。溫濕度傳感器選擇SHT15，該傳感器是數(shù)字式溫濕度傳感器，內(nèi)部集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，因此可以直接輸出數(shù)字信號(hào)到單片機(jī)。在和單片機(jī)接口上，只需一個(gè)數(shù)據(jù)接口和一個(gè)指令接口即可。設(shè)計(jì)給出具體的實(shí)現(xiàn)方案，最后對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真。

關(guān)鍵詞：溫濕度單片機(jī)SHT15液晶顯示

引言

人們對(duì)良好的家居環(huán)境的要求越來越高，而室內(nèi)的溫度和濕度直接影響正常生活質(zhì)量。因此設(shè)計(jì)一款可以顯示室內(nèi)溫度和濕度的裝置至關(guān)重要。通過溫度傳感器和濕度傳感器，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度和濕度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。再結(jié)合液晶顯示技術(shù)，將溫度和濕度顯示。本設(shè)計(jì)體積小，使用方便。

1整體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)通過對(duì)當(dāng)前溫度傳感器和濕度傳感器的調(diào)研，選擇溫度和濕度一體的數(shù)字型溫濕度傳感器SHT15。傳感器輸出的信號(hào)單片機(jī)可以直接讀取，計(jì)算得到相應(yīng)的溫濕度數(shù)值。選擇LCD1602作為顯示單元，單片機(jī)對(duì)所有電路進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)溫濕度檢測(cè)和顯示功能。

2裝置的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

2.1溫濕度檢測(cè)單元

SHT15溫濕度傳感器溫度檢測(cè)范圍在40攝氏度到零上125攝氏度，濕度檢測(cè)范圍在O到100%RH。內(nèi)部集成了精度高達(dá)14位的AD采樣單元。單片機(jī)通過發(fā)送相應(yīng)指令進(jìn)行溫度和濕度的采集。芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下如圖l所示

從圖中可知，傳感器內(nèi)部集成了溫濕度傳感器、放大器、AD轉(zhuǎn)換器等。對(duì)外僅有四個(gè)引腳。設(shè)計(jì)電路如圖2所示。

圖2中，SCK接到傳感器的2腳，DATA接到傳感器的3腳，為了保證數(shù)據(jù)通信的有效性，通過上拉電阻接到電源。SCK和DATA分別連接到單片機(jī)的IO口。

2.2液晶顯示單元設(shè)計(jì)

選擇LCD1602作為顯示器件，LCD160顯示頁面為兩行，可以同時(shí)顯示溫度信息和濕度信息。該顯示單元共有十六個(gè)引腳接口。包括控制引腳、數(shù)據(jù)引腳、地址引腳、電源和地引腳以及亮度調(diào)整引腳[4】。單片機(jī)通過相應(yīng)10口，與之完成數(shù)據(jù)和指令的交互，實(shí)現(xiàn)顯示功能，電路如圖3所示。

圖3可知，液晶顯示器數(shù)據(jù)引腳接到單片機(jī)的PO.O到PO.7上，通過上拉電阻接到電源，增加了驅(qū)動(dòng)能力。

2.3主流程設(shè)計(jì)

本課題設(shè)計(jì)的家居生活溫濕度顯示裝置，采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和濕度信號(hào)采集的控制。通過溫濕度傳感器采集室內(nèi)的溫度信息和濕度信息。采集的結(jié)果通過LCD1602顯示單元進(jìn)行顯示。系統(tǒng)軟件流程如下圖4所示。

圖4可知當(dāng)系統(tǒng)開始上電后，首先進(jìn)行的是系統(tǒng)初始化操作，進(jìn)行寄存器配置和參數(shù)設(shè)置。然后進(jìn)行溫度檢測(cè)，將室內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行采集計(jì)算，最后通過顯示單元進(jìn)行顯示。

2.4溫室度采集流程

溫濕度采集流程， 是單片機(jī)通過給傳感器寫入采集指

令，傳感器對(duì)當(dāng)前溫濕度進(jìn)行采集，然后將數(shù)據(jù)回傳給單片機(jī)，單片機(jī)計(jì)算得到相應(yīng)的溫度信息和濕度信息，流程如圖5所示。

2.5仿真驗(yàn)證

完成硬件電路設(shè)計(jì)和程序編寫后，借助proteus軟件進(jìn)行電路功能仿真，仿真電路包括晶振電路、復(fù)位電路、LCD1602顯示電路和濕濕度檢測(cè)電路。仿真圖如圖6所示。

圖6中可知，當(dāng)前溫度為30.6攝氏度，濕度為32.3%RH。通過仿真驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的電路是正確的，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度和濕度的檢測(cè)和顯示。

3結(jié)語

本設(shè)計(jì)利用數(shù)字型溫濕度傳感器和液晶顯示器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了家居生活中溫濕度裝置的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。給出溫濕度傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和顯示單元的電路設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行系統(tǒng)仿真。

參考文獻(xiàn)

[1]劉斌，趙丹丹.基于單片機(jī)技術(shù)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]，科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2015（24）：122-122.

[2]陳永祿，張莉.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]，現(xiàn)代電子技術(shù)，2015（2）：73-76.

[3]彭芬，基于單片機(jī)的數(shù)字顯示溫度系統(tǒng)[J].電子制作，2014（6）：16-17.

[4]彭芬.基于單片機(jī)的數(shù)字顯示溫度系統(tǒng)[J].電子制作，2014（6）：16-17.