空气太阳能徐平;王献伟
【摘 要】卤素管Today the temperature and humidity data in real-time measurement and data transfer can not be realized in the laboratory and it is very inconvenient. So a temperature and humidity measurement system is designed based on digital temperature and humidity sensors and single chip. The system is based on AT89S52 microcontroller chip and the digital temperature and humidity sensor SHT21. Then the measurement system hardware and software systems are realized. This system can realize temperature and humidity measurements, and transfers data to the host computer. It is very helpful for data measurement in laboratory.%针对当前实验室无法实现温湿度数据实时测量、数据传递不方便等缺点，以数字式温湿度传感器和通用单片机为基础，开发了实验室温湿度测量系统。该系统以 AT89S52单片机为主芯片，数字式温湿度传感器 SHT21为主要传感器，完成了测量系统硬件系统和软件系统的开发，并且设计了能够传递给上位机数据的通信程序。该系统可以实现温湿度测量，并且可以传递相关数据给上位机，对于实验室数据监测有着积极的作用。 新型环保砖
【期刊名称】《微型机与应用》
【年(卷),期】2015(000)021
【总页数】4页(P93-96)
【关键词】温湿度;测量;实验室;数据传递
【作 者】徐平;王献伟
【作者单位】河南工程学院 土木工程学院，河南 郑州 451191;河南工程学院 机械工程学院，河南 郑州 451191
【正文语种】中 文
【中图分类】TK417
温湿度是重要的环境参数[1-3]，特别是对于实验室环境，温湿度需要出现在许多的检测报告中。而目前实验室常用的是湿度计和温度表，基本原理是采用水银温度湿度计进行检测，
缺点是在需要记录数据的时候要先读取相关数据，非常不方便；同时还无法实现温湿度的实时测量。
目前应用较为广泛的温湿度传感器主要是热电偶[4-5]、热电阻[6-8]及湿度等模拟传感器，该类型的传感器输出为模拟信号。为了能够测量该数据需要进行模数转换，在使用过程中较为繁琐。而数字温湿度传感器将温湿度信息直接用数字量输出，能够直接输出给测量系统，因此数字式温湿度传感器在温湿度监测中应用更为方便[9]。
为此，拟以成本较低的AT89S52单片机为控制芯片[10]、以低功耗的新型数字式SHT21作为测量温度、湿度的传感器[11]和FYD12864液晶模块[12]，开发用于实验室的温湿度显示及报警系统。
整个控制系统包括传感器、微处理器、显示模块和电源模块，如图1所示。其中，传感器为SHT21温湿度传感器，该传感器除了配有电容式相对湿度传感器和能隙温度传感器外，还包含一个放大器、A/D转换器、OTP内存和数字处理单元，能够非常方便地测量温度和湿度信号[9]；ECU是整个控制系统的核心，选用ATMEL公司的8位单片机AT89S52，能够接受输入信号和输出控制信号，同时还包含与上位机的接口，用于程序下载和数据通信；显
示模块采用FYD12864液晶模块，用于显示温度和湿度值；报警模块采用蜂鸣器，如果当前温度或者湿度大于设定值就会发出报警；通信模块用于与采集系统进行通信，该通信采用串口通信，用于把温湿度信息传递给采集系统。
2.1 温湿度信号处理
温湿度传感器SHT21的管脚定义如表1所示，该传感器的供电范围为2.1~3.6 V，推荐电压为3.0 V，为了保证传感器的正常运行，在电源（VDD）和接地（VSS）之间须连接一个0.1滋F的电容，且电容的位置应尽可能靠近传感器。SCL用于微处理器与传感器之间的通信同步，SDA引脚用于传感器的数据输入和输出，当向传感器发送命令时，SDA在串行时钟（SCL）的上升沿有效，在SCL下降沿之后，SDA值可被改变；当从传感器读取数据时，SDA在SCL变低以后有效，且维持到下一个SCL的下降沿。为避免信号冲突，通常在SDA端口需要一个外部的上拉电阻（如10 k赘）将信号提拉至高电平。
在本电路图中，VSS接地，VDD接电源+3 V，NC保持不连接，SDA接单片机P1.6口，SCL接单片机P1.7口，并接两个上拉电阻R3，R4，其大小都为10 k赘，在VDD与VSS之间接一个0.1滋F的去耦电容，其连接电路图如图2所示。
2.2 报警电路
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于各种电子产品中作为发声器件。而在单片机应用的设计上，大部分都会使用蜂鸣器来作提示或报警，为此本设计中也采用蜂鸣器作为报警提示。蜂鸣器驱动电路一般都包含以下几个部分：一个三极管、一个蜂鸣器、一个续流二极管和一个电源滤波电容。本设计采用如图3所示的电路驱动蜂鸣器，R5阻值为2 k赘，蜂鸣器驱动电路与单片机的P3.3口连接；蜂鸣器的额电流小于等于30 mA，对于AT89S51单片机来说，P3.3口的灌电流是15 mA，很明显可以看出仅仅依靠P3.3口的电流是驱动不了该蜂鸣器的，这就需要使用晶体管放大电路，所以本设计选用PNP型晶体管。
当外部的温度或者湿度超过设定的阈值时，基极变为低电平，蜂鸣器导通发出报警。
2.3 显示电路
本设计中所采用的FYD12864液晶显示模块是128× 64点阵型液晶显示模块，可显示各种字符及图形，具有8位标准数据总线、6条控制线及电源线。为了能够实现对该模块的控制，
哈芬槽道采用P0和P2口控制，由于51单片机P0口没有内部上拉电阻，为此需要外部增加上拉电阻，本设计增加的外部上拉电阻为10 k赘；对于FYD12864液晶显示模块来说，第三引脚VO是对比度电位引脚，本设计中采用10 k赘的可变电阻来实现对比电压的调整，如图4所示。
2.4 通信模块
由于单片机输出是TTL电平，而PC输出是-12 V~ +12 V电平，所以需要一个MAX232串口通信模块芯片构成电平转换电路，实现通信时电平信号的匹配，其连接电路如图5所示，其中C1-和C2-表示连接点，分别连接电容的一端。V
精油与肌肤百度影音2.5 电源模块
本设计中的大部分电路都需用5 V的电压，而温湿度传感器需要用3 V电压，为了能够同时满足两者的需求，本设计采用三端稳压集成电路LM7805。其电路图如图6所示，在输出5 V电压的基础上，通过增加3个1N4007使输出的电压变为2.9 V，能够为温湿度传感器供电。
2.6 单片机最小系统
单片机最小系统由单片机、复位电路和时钟电路构成，如图7所示。所选用的8位单片机AT89C52具有8 KB的可编程Flash、256 B的RAM、32个I/O口、5个中断源、2个16位定时器，完全满足控制需求；复位电路采用上电复位方式；时钟电路晶振11.059 2 MHz，完全满足系统的要求。
3.1 主程序流程图
主程序主要完成硬件的初始化、子程序的调用等功能。在主程序中，首先进行SHT21和FYD12864的初始化，然后调用温湿度采集子程序，接着调用温湿度处理子程序，读取成功后，将读取成功的温湿度数据与所设定的数据相比较，如果超过所设定的温湿度数据，蜂鸣器导通鸣叫，起到报警作用，如果没有超过所设定的温湿度数据，就会直接在FYD12864显示器上显示出来。之后判断是否需要向上位机传递数据，如果需要传递则调用相应的子程序；如果不需要则重复采集温度和湿度数值，进行循环。其流程图如图8所示。
3.2 串口通信
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为便于后续数据的分析及处理，编写了串口通信程序，使用RS232串口，将单片机采集到的数据上传到上位机。
上位机和下位机通信分为上位机串口初始化和下位机串口初始化，其中上位机串口初始化程序如下：
Private Sub Form_Load（）
MSComm1.CommPort=1//使用Com1口MSComm1.Settings="9600，n，8，1"
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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