一、引言
随着物联网技术的不断发展,越来越多的传感器被应用于工业自动化、家居智能化、医疗健康等领域。湿度传感器作为一种重要的环境参数检测设备,广泛应用于各种领域。本文将介绍一种基于单片机的湿度检测系统,实现对环境湿度的监测和控制。 二、系统架构
基于单片机的湿度检测系统主要由传感器模块、单片机模块、显示模块和通信模块组成,其系统框图如下:
系统框图
其中,传感器模块接收外界信号,将信号转化为模拟电压信号,再由单片机模块进行模数转换,处理后输出数字信号,最后通过显示模块和通信模块进行数据显示和传输。
三、模块设计
(一)传感器模块设计
本系统采用的是电容式湿度传感器,其原理是利用物体表面的水蒸气与空气中的水蒸气产生的蒸汽压差,使得电容器的电容值发生变化,从而实现对湿度的检测。传感器模块主要包括电容式湿度传感器、电阻器、稳压器和滤波电路等。其电路图如下:
传感器电路图
R1
+----/\\/\\----+
| |
+----|<-----+
|
| C2
接地-------+------||-----+
| |
| 电容式湿度传感器
| |
| |
| C1
+----|<-----+
|
| |
C3 C4
| |
+--\\/\\/\\/--+--M--
| 电阻R2 | 数字电压输出
+-----------+
| |
| 稳压器LM7805
| |
+-----------+
| |
VDD GND
其中,C1和C2分别为电容;R1为一个非极性电位器,用来调节传感器的输出电平;R2为一组电阻,与C3和C4一起组成一个滤波电路,用于去除电源杂波和其他干扰信号。稳压器LM7805将输入电压调整为5V,用于给单片机模块和其他电路提供稳定的电源电压。
(二)单片机模块设计
单片机模块采用的是STC89C52RC单片机,其主要功能是对传感器模块输出的电压值进行模数转换,得到相应的湿度值,并将湿度值输出到LED数字管和串口上,供用户查看。单片机模块的电路图如下:
单片机电路图
8KHz外部
+-----晶振-----+
| |
RST P3.5---数字管选通端
| |
| P3.4---串口发送端
| |
| P3.3---串口接收端
| |
| P2.0---数字管A段
| |
| P2.1---数字管B段
| |
| P2.2---数字管C段
| |
| P2.3---数字管D段
| |
STC89C52RC +-----------P2.4---数字管E段
| |
| P2.5---数字管F段
| |
| P2.6---数字管G段
| |
| P2.7 |
| |
+--------------+
STC89C52RC单片机采用的是8KHz外部晶振,通过P3.3和P3.4实现与计算机的串口通信功能。通过P2.0~P2.7控制LED数字管的每一段,实现数字显示。
(三)显示模块设计
显示模块采用的是共阳极的LED数字管,通过单片机模块的P2.0~P2.7控制每一段的亮灭来实现数字显示。其中,数字管的选通端通过单片机模块的P3.5控制。LED数字管采用的是0.56英寸数码管,其引脚定义如下: