基于单片机的多通道温湿度检测系统设计

图３主程序流程图 Ｆｉｇ．３ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｒｏｇｒａｍ
２．４系统接口与扩展电路
等操作。
本系统设计中通过ＭＡＸ２３２连接单片机和打印机． 直观地实现数据实时或分时的打印输出。ＡＴ８９Ｃ５１具有
４结束语
串行通讯接口（ＳＣＩ）。ＳＣＩ是为能与ＣＲＴ终端及计算机等
本文介绍了一种基于单片机ＡＴ８９Ｃ５２的高性能的
ＨＩＨ３６１０在不同的相对湿度中的电容值不同．而其
该转换器具有零值设定端ＲＥＦ一和满度值设定端ＲＥＦ＋。
容值的改变。使５５５定时器构成的多谐振荡电路的输出
可满足本系统需要对输人模拟量上下限进行设定的要
的频率发生相应的变化．ＨＩＨ３６１０的容值随着相对湿度
求，同时该器件具有最多ｌｌ路的模拟量输入功能．因
ＲＨ２—３．４４０３ １０－ＳｘＲＨ
（１）
相对而言，式（１）比较麻烦，因此本系统设计中采用
查表的方法计算相对湿度值．将两个对应相邻相对湿度
值的频率值的变化当作线性变化。从而算出相对湿度
值。设输出为Ｙ，相对湿度为ｘ，可得相对湿度在各变
化范围段与频率差有如表ｌ的关系。
本系统设计的原理方框图如图１所示．由多个传感
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参考文献(4条)
1.李群林 基于多传感器的温湿度检测系统[期刊论文]-中国仪器仪表 2006(11)
2.金伟正 温湿度检测控制系统的研制 2000(2)
3.佟玲.杨玉芬.张本华 智能温湿度监控系统的组成及发展[期刊论文]-农机化研究 2006(5) 4.周兵.马英庆.王文华 智能温湿度调节仪[期刊论文]-仪表技术与传感器 2002(11)
路．通过键 盘电路可以
实现人工对测试仪进行开始启动，复位。 与功能选择等
操作。
由于湿度传感器与输出频率的关系是非线性的．因此
本系统采用插值法标度变换．可根据湿度传感器输出频率
表１相对湿度变化范围与频率差的关系
Ｔａｂ．１ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｒａｎｇｅ ａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｆ－
标准时必须进行信号电平转换。在串行通信的接口电路
液晶显示屏等多种方式输出。并且通过ＲＳ２３２接口实现
中选用ＭＡＸ２３２芯片作为信号电平转换芯片．实现’ｒｒＬ
与上位ＰＣ机的连接，进行数据的分析、处理和存储及打
电平和ＲＳ一２３２Ｃ接口电平之间的转换。
印输出等。它具有测量范围广而且测量精度高等特点。因
实时时钟芯片ＳＤ２０００与单片机的连接如图２所示．
紧霎昙罢：絮墅一。１２－１９１９７４一，，女，讲师，硕士研究生。主要研Ｉ 作者简介：张敏（
而可使本系统实现最多１１路的湿度测量功能。 一）．女。讲师。硕士研究生。主要研Ｉ ２．２温度测量电路
究方向：机电一体化、自动控制。
本系统设计中采用的ＤＳｌ８８２０是一款可编程．使用
１４４
万方数据
·测试与控制·
相似文献(10条)
1.期刊论文 张明洋.Zhang Mingyang 基于51单片机的温室大棚温湿度测控系统 -黎明职业大学学报2007(2)
介绍了基于AT89C51单片机的温室大棚温湿度测控系统设计原理,主要电路设计及软件设计等.该系统采用AT89C51单片机作为控制器,可对执行机构发 出指令实现大棚温湿度参数调节,具有上下位机直接设置温湿度范围,温湿度实时显示等功能.上位机采用Delphi软件进行编写,用户界面友好,操作简单 ,可以根据大棚作物生长情况绘制成简明直观的作物生长走势图,从而容易得出最适合作物生长的温湿度值.
【２】金伟正．温湿度检测控制系统的研制【Ｊ】．电子与自动化，２０００，２．
能够在极短的时间内保存大量数据．解决了系统在突然断
【３】佟玲，等．智能温湿度监控系统的组成及发展田．农机化研究．２００６，５．
电时数据及时、安全的存贮，通过Ｐ０口的Ｐｏ．２，Ｐ０．３，Ｐ０．４
【４】周兵，等．智能温湿度调节仪［Ｊ】．仪表技术与传感器，２００２，１１．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｈａｓ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ ａｐｐｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｉｎｄｕ—ｓｔｒｙ，ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ｎａｔｉｏｎａｌ ｄｅｆｅｎｓｅ ａｎｄ ｓｏ Ｏｉｌ．
Ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ．ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ—ｃｈａｎｎｅｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ＳＣＭ（ｓｉｎｄｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ）∞ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｄｉ画ｔａｌ ｆ沱ｎｓｏｒ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ．Ｔｈｉｓ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｍｕｌｔｉ－ｓｉｔｅ ａｎｄ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｏｆ
完成的数
传感器的供电方式有两种，分别是寄生供电方式和外部
据。用来弥
供电方式，但当所测温度超过１００。Ｃ时，最好用外部供
补ＡＴ８９Ｃ５１
电方式。因为温度高于１０００Ｃ时，ＤＳｌ８８２０的漏电流增 大。这样，传感器从Ｉ／Ｏ线上获取的电流就不足以维持 ＤＳｌ８８２０的通讯所需的电流。 ２．３多通道测量技术
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｓｏ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ—ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｄｅｔｅｃｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＣＭ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ；ｍｕｌｔｉ—ｃｈａｎｎｅｌ；ｄｅｔｅｃｔ
2.期刊论文 李善军.廖庆喜.翟红 基于单片机的温室温湿度两级优化控制硬件系统的构建 -农业工程技术·温室园
艺2007(8)
针对温室环境中因温湿度耦合关系的存在导致执行机构过量执行和增加能源消耗的问题,本文采用两级优化控制的方式,结合补偿模糊解耦算法,开发 了适用于温室小气候温湿度环境因子调控的硬件系统,分析确定了包含单片机与温度湿度传感器等重要器件的选择和包括时钟复位电路、A/D转换电路、 串口通讯电路、显示和键盘扩展电路等关键电路的设计.该系统能可靠运行,解决了单级监控因温湿度存在较强耦合关系而导致结果精度降低及其能耗大 的缺陷,可实现温室中温湿度的优化控制.
器ＨＩＨ３６１０。通过ＴＬＣ２５４３模数转换芯片与单片机连接
组成多通道湿度测量电路．由多个ＤＳｌ８８２０通过与单
片机ＡＴ８９Ｃ５１的总线连接和控制组成多通道温度测量
电路。系统还
具有打印输
出、时钟日
历信号、中文
显示输出电
图１ 多通道温湿度测试仪硬件原理框图 Ｆｉｇ．１ Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ
经济发展中的许多领域都具有极其广泛的应用。但由于 常用温湿度传感器的非线性输出及一致性较差．设计方 法相对较复杂，且给电路调试带来很大的困难。为此， 本文采用数字式传感器．利用单片机ＡＴ８９Ｃ５１的控制 与处理技术，设计了一种温湿度检测系统。
１系统设计
Ｌ。（Ｈｚ）＝ｆ岛（Ｈｚ）＋（１．１０３８－１．９３６８１０。３ｘＲＨ＋３．０１１４１０巧Ｘ
相对湿度范围（％） ０一１０ １０－２０ ２０—３０
３０—４０ ４０—５０
ｆｅｒｅｎｃｅ
频率差（Ｈｚ） １２７
１２４ １２４
１２３ １２４
相对湿度范围（％） ５０—６０ ６０—７０ ７０－８０
８０—９０ ９０一１００
频率差（Ｈｚ） １２９ １３２
１３８
１４４ １５３
所对应的湿度数值量与湿度的关系．可以写出插值法公
存储空间的 不足。
图２ ＳＤ２０００与单片机的连接图 Ｆｉｇ．２ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ＳＤ２０００ ａｎｄ ＳＣＭ
本系统设计选用ＬＭＢＧＡ－０３２－４９ＣＫ一进行显示，通 过与８１５５的ＩＯ口连接到显示屏，能够将单片机所处理
本系统设计要求采用多通道的测量技术．能实现多点 多任务的测量。实现多个湿度、温度传感器的信号的检 测。利用单片机的快速处理的能力．采用分时处理的技 术，是实现多通道的功能。多通道的技术实现本文有两种
关键词：单片机；温湿度；多通道；检测 中图分类号：ＴＭ９３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—６６７３（２００８）０２一１４４—０２
０引言
值的变大而变大，因此．输出频率将随着相对湿度值的 增大而减小，即频率降低。通过测量输出频率值，可由
实时、准确地测量周围环境的温度与湿度。在国民
下列公式算出相对湿度值：
１－ＷＩＲＥ协议的数字化温度传感器。通过编程，可以选 择９—１２位精度的温度值输出．测量的温度范围为一５５℃
与计算机 进行通信。
－１２５℃。在一１０℃一＋８５０Ｃ测量范围内。测量精度为±
它存储单
０．５０Ｃ。传感器内具有掉电时数据不丢失的可擦写的存储
片机处理
单元。可用该单元存储设定的报警温度值。ＤＳｌ８８２０型
所有的传感器进行统一的单独编址，对通道数据采集时只 是输人相应的地址码即可实现．通过地址来区别所选择的 通道和功能，由于这种方式有着准确与简单的特点。所以 在本系统设计中采用此方法来实现多通道功能。
序、日历时钟子程序组成。主程序 是控制和管理的核心，系统上电后 进行初始化，系统开始正常运转， 进行多通道温、湿度的监测与处理
此能广泛应用于工业、农业、水文系统、环境监测、气象预
提供给ＡＴ８９Ｃ５１准确的时钟日历信号．实现对湿度测量
报等领域。
的时间和日历信号提供基准。在本检测系统设计中。数据
参考文献：
的安全存贮非常重要，且要求数据保存安全期长。
【１】李群林．基于多传感器的温湿度检测系统Ｕｌ中国仪器仪表，２００６，１１．
ＦＭ２４Ｃ２５６是一种铁电存贮器（ＦＲＡＭ），它的存贮时间短，
１４５
万方数据
基于单片机的多通道温湿度检测系统设计
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 引用次数：
张敏， ZHANG Min 湖南理工学院机电系,湖南,岳阳,414000
机电产品开发与创新 DEVELOPMENT & INNOVATION OF MACHINERY & ELECTRICAL PRODUCTS 2008，21(2) 1次
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ－－ｃｈａｎｎｅｌ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ Ｈｕｍｉｄｉｔｙ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＣＭ
ｚＨＡＮＧ Ｍ／ｎ
（Ｈｕｎａｎ ｌｎｓｔｉｔｕｄｅ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙｕｅｙａｎｇ Ｈｕｎａｎ ４１４０００，Ｃｈｉｎａ）
第２１卷第２期 ２００８年３月
机电产品开崖与剀新
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ＰｒｏｄｔｌＣｌ８
Ｖ０１．２１．Ｎｏ．２ Ｍａｒ．，２００８
基于单片机的多通道温湿度检测系统设计
张敏
（湖南理工学院机电系．湖南岳阳４１４０００）
摘 要：温湿度的测量在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。本文设计的多通道温、湿度检测系 统利用单片机ＡＴ８９Ｃ５１作控制器，采用数字式传感器进行温湿度测量，实现多地点的温、湿 度实时检测和显示功能，能方便地应用于各种温湿度检测场合。
旦ｌ竺世 送到显示器的数据信号直观形象地显示出来。
３程序软件设计
系统软件设计采用模块化设
方式：一种是对各个传感器单独逐个进行数据的采集．当
计．全部软件包括主程序、温度检
采集到不为当前所选通道的数据时．置该电路数据为１．
测子程序、湿度检测子程序、数据
而所选通道的数据则能被单片机所读出：另一种方法是对
存储、读取子程序、ＬＣＤ显示子程
式，将标度变换中各参数固存于单片机的存储单元中。 本系统Ａ／Ｄ转换电路采用了１１路模拟量输入．１２
位串行刖Ｄ转换器ＴＬＣ２５４３。使用开关电容逐次逼近技 术完成Ａ／Ｄ转换过程。由于是串行输入结构，能够节省
２系统组成 ２．１湿度测量电路
单片机Ｉ／０资源，且价格适中。它通过一三态输出端 （ＤＡＴＡＯＵＴ）和两个输入端（包括Ｉ／ＯＣＬＯＣＫ（Ｉ／Ｏ时 钟）和ＣＳ（片选））与ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ１．４一Ｐ１．７接口相连。
外设通讯的全双工异步系统。本系统采用ＲＳ一２３２一Ｃ接
多通道温、湿度检测系统的设计。本检测系统充分利用
口方式。由于ＲＳ一２３２Ｃ信号电平与ＭＣＳ５１型单片机
ＡＴ８９Ｃ５２单片机的软、硬件资源。辅以相应的测量电路和
信号电平（ｒＩＴｒＬ电平）不一致，因此在采用ＲＳ一２３２Ｃ
智能仪器，能实现多任务、多通道的检测和实现打印机、