基于单片机的智能温湿度检测器设计

第1篇

一、引言

随着科技的飞速发展，电子系统在各个领域得到了广泛的应用。为了培养具有创新精神和实践能力的高级工程技术人才，我国高校纷纷开设了电子系统综合设计课程。本文将结合实际项目，介绍电子系统综合设计实践的过程和方法。

二、项目背景

本项目旨在设计一款基于单片机的智能温湿度控制器，用于实时监测室内温湿度，并根据设定值自动调节室内环境。该控制器具有以下功能：

1. 实时采集室内温湿度数据；

2. 显示室内温湿度；

3. 根据设定值自动调节室内环境；

4. 具有低功耗、抗干扰等特点。

三、设计过程

1. 需求分析

在项目开始前，首先要对项目需求进行分析。本项目需求如下：

（1）硬件需求：单片机、温湿度传感器、继电器、LCD显示屏、按键等；

（2）软件需求：实时采集温湿度数据、显示数据、自动调节室内环境、低功耗、抗干扰等。

2. 硬件设计

根据需求分析，选择合适的硬件模块。本项目硬件设计如下：

（1）单片机：选用STC89C52单片机，具有丰富的I/O端口，便于扩展；

（2）温湿度传感器：选用DHT11温湿度传感器，具有高精度、低功耗等特点；

（3）继电器：选用继电器模块，用于控制室内环境；

（4）LCD显示屏：选用1602液晶显示屏，用于显示温湿度数据；

（5）按键：选用按键模块，用于设置温湿度设定值。 3. 软件设计

软件设计主要包括以下几个方面：

（1）主程序：实现系统初始化、温湿度采集、数据显示、自动调节等功能；

（2）温湿度采集：读取DHT11传感器数据，并进行滤波处理；

（3）数据显示：在LCD显示屏上显示实时温湿度数据；

（4）自动调节：根据设定值，控制继电器模块调节室内环境。

4. 系统调试

在硬件和软件设计完成后，进行系统调试。调试过程中，重点关注以下几个方面：

（1）硬件电路连接是否正确；

（2）软件程序运行是否稳定；

（3）系统功能是否满足需求。

四、实践总结

1. 通过本次电子系统综合设计实践，提高了自己的动手能力和实际操作技能；

第１９卷　Ｖｏ１．１９　第１２期　Ｎｏ．１２　电子设计工程　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　２０１１年６月　Ｊｕｎ．２０１１　

基于单片机的温湿度感测系统的实现　

翟春艳，岳修正，肖宏，夏涛　

（中国电子科技集团公司第二十七研究所，河南郑州４５００４７）　

摘要：基于ＰＩＣ单片机的温湿度感测系统，以ＰＩＣ单片机为核心，由温湿度传感器ＳＨＴ１１、１６２液晶显示等模块组成。　

首先ＳＨＴ１１对环境的温度和相对湿度进行检测，通过二线串行接口将数字温湿度信号送至ＰＩＣ微控制器。最后利用　

微控制器完成相对湿度的非线性补偿和温度补偿．并将实际温度和相对湿度值送液晶显示器显示．从而实现对环境温　

湿度的测控。结果表明，系统温度测量误差为０．５℃，湿度测量误差为４％ＲＨ，同时显示直观方便，满足实际应用要求。　

关键词：ＳＨＴ１１；温湿度传感器；单片机；１６２字符型液晶显示模块　

中图分类号：ＴＰ２１２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—６２３６（２０１１）１２—００９５—０４　

Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＆ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ｓｅｎｓｅ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　

ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　

ＺＨＡＩ　Ｃｈｕｎ—ｙａｎ，ＹＵＥ　Ｘｉｕ—ｚｈｅｎｇ，ＸＩＡＯ　Ｈｏｎｇ，ＸＩＡ　Ｔａｏ　（Ｔｈｅ　２７ｔｈ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５００４７，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＆ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ｓｅｎｓｅ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ．ｗｈｉｃｈ　ｒｅｇａｒｄｓ　ＰＩＣ　

ｓｉｎｇｌｅ　ｃｈｉｐ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ，ａｎｄ　ｉｓ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＆ｈｕｍｉｄｉ￣ｓｅｎｓｏｒ　ｃａｌｌｅｄ　ＳＨＴ１　１，１６２　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ＬＣＤ　ｍｏｄｕｌｅ．ＳＨＴ１　１　

基于单片机的多路温湿度检测系统设计

潘磊

（天津冶金职业技术学院电气工程系，天津300400）

摘要：介绍了以C8051F120单片机和PC机为核心的温湿度检测系统，论述了系统的组成，各模块硬件电路设计以及系

统上位机、下位机的软件设计。系统下位机实时收集多路SHT71传感器采集的数据并显示上传，上位机利用VB中

MSComm控件完成数据接收和处理，实现了对环境温湿度的现场显示和远距离控制。

关键词：温湿度检测；C8051F120；SHT71；VB

中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1673-1131（2013）01-0065-02

随着社会生产的不断发展进步,许多工农业生产过程以

及民用场合都需要对环境的温度和湿度进行检测并控制，比

如：粮仓、温室蔬菜大棚、通信基站、电力变电房、药厂、图书馆、

博物馆等。为此本文设计了一个系统实现对环境温度湿度的

检测控制。

1系统结构

本系统主要由电源模块、单片机系统、键盘及LCD显示

模块、温度湿度传感器采集模块、时钟芯片模块、语音报警模

块、通信模块以及上位机系统组成。系统能够实时采集四处

检测环境的温度和湿度，并把采集数据显示在LCD屏上，通

过键盘预先设置温湿度上下限数值，当所检测的温度或湿度

超过所设定的数值语音报警模块报警。同时，下位机上传温

度湿度数据，上位机对数据进行存储、显示以及数据分析。系

统框图如图1所示。

图1系统框图

2系统硬件设计

2.1单片机系统

本系统选用Cygnal公司的C8051F120单片机作为核心

处理器，此款单片机有64位I/O口，满足本系统外设较多的需

求，减少系统I/O扩展，也为增加检测通路和系统扩展预留接

口。单片机峰值处理速度达到100Mips，大大提高了系统的实

时性，内部带有128KBFLASHROM能够满足多路实时数据

的大容量存储，集成2个UART，1个I2C，1个SPI接口便于与

外围设备及上位机传输数据。

2.2温度湿度传感器采集模块

传统模拟式温湿传感器的测量精度和分辨率很低，只有

基于STM32的温湿度监控系统设计

温湿度的监测对于当前控制室内环境，改善室内环境起着重要的作用，为了提高室内用户的舒适度，一般都会对室内的温湿度进行监控，通过监测温湿度的变化情况来确定下一步的动作，例如在温室中严格监控室内温度，使得温室内的植物能到最合适的生存环境。文章就基于STM32的温湿度监控系统设计问题进行了全面分析，通过其有效提高温度的时效性管理意义重大。

标签：STM32；温湿度；ucosII系统；监控系统设计

此次的基于STM32的温湿度监控系统设计主要是32位的单片机为主控芯片，DHT11为温湿度监测装置，搭载的是ucosII操作系统，显示设备为主控ITL9438的彩屏，通过DHT11采集的信息对经过单片机的内部程序的处理，将其以数字的形式显示在彩屏上，并且同时根据单片机内部的温度设定值进行相应的动作，实现的室内温湿度的智能控制。

1 温湿度监控系统设计

1.1 温湿度监控系统硬件设计

系统主控芯片为STM32F103ZET6，除了必须的STM32单片机正常的驱动的电路之外，彩屏为使用的是已经做成模块的ITL9438彩屏，而采集模块则是使用的DHT11，如图所示为使用的DHT11的引脚图，可得知只要通过采集Dout引脚的输出的电平变化，查看数据手册，根据DHT11的时序图写出相应的驱动程序，驱动DHT11温湿度传感器。彩屏的程序可以直接使用的屏幕厂家写好的程序，移植到STM32上既可，而通过将Dout引脚上的高低电平变化，进行相应的数据处理可以将温湿度数据已数字的形式显现在彩屏上，通过内部的程序根据比较当前的温湿度值与设定的参数值进行比较，使得进行下一步的温湿度调节动作，通过向外部电路发送信号，例如温度高了，打开排风机降低室内的温度等措施优先对温度的控制，这与空调的原理类似，但是系统比空调电路简捷的多。

DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式，单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由5Byte（40Bit）组成。数据分小数部分和整数部分，一次完整的数据传输为40bit，高位先出。DHT11的数据格式为：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和。其中校验和数据为前四个字节相加，传感器数据输出的是未编码的二进制数据。数据（湿度、温度、整数、小数）之间应该分开处理。