基于单片机的实验室温湿度控制系统设计

单片机

第 38 卷 第 1 期 2010 年 1 月

林 业 机 械 与 木 工 设 备

FORESTRY MACHINERY & WOODWORKING EQUIPMENT

Vo1 38 No. 1 Jan. 2010

设计与计算

基于单片机的实验室温湿度控制系统设计

钟晓伟， 宋蛰存

（东北林业大学机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040）

摘 要：介绍了基于 AT89C51 单片机的实验室温湿度控制系统的软硬件设计。该系统具有同时控制实验室温

度和湿度的功能，能够达到既定的控制指标，且具有稳定、精确和操作方便等特点。数字式温湿度传感器为开发高 集成度、高精度、高可靠性的温湿度测控系统提供了解决方案。

关键词：单片机；数字式温湿度传感器；温湿度控制 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1001- 4462（2010）01- 0039- 04

Microcontroller-based Design of Laboratory Temperature

and Humidity Control System

ZHONG Xiao-wei, SONG Zhe-cun

（College of Electrical & Mechanical Engineering, Northeast Forestry University, Harbin Heilongjiang 150040, China）

Abstract：AT89C51 SCM- based software and hardware design of laboratory temperature and humidity control system is introduced. The system can simultaneously control laboratory temperature and humidity, achieve the established control indexes, and features stability, accuracy, easy operation. Digital temperature and humidity sensors provide a solution to the development of a temperature and humidity measurement and control system characterized by high integration, high precision and high reliability. Key words：SCM; digital temperature and humidity sensors; temperature and humidity control

现代社会越来越多的实验都要求在严格的环境 1 温湿度传感器 条件下完成，而温度和湿度是实验室最基本的环境

1.1 SHT11 传感器内部结构

条件，也是对实验影响较大的因素。一般温湿度控制 系统中的温湿度测量均采用热敏电阻与湿敏电容， SHT11 数字式温湿度传感器采用 CMOSens （Ce - 这种传统的模拟式温湿度传感器一般都需要设计信 mo-Sens）专利技术（CMOS 和传感器技术的融合）制造， 号调理电路并经过复杂的校准和标定过程，因此测 其特点如下：全量程标定，二线数字输出，湿度测量范 量精度难以保证，且在线性度、重复性、互换性等方 围为 0～100%RH，温度测量范围为-40～+123.8℃，

湿度

面也存在一定问题。这种传感器只适合那些测量点 测量精度为±3.0%RH，温度测量精度为±0.4℃，响应时

4s，低功耗（30mW），可完全浸没。芯片能输出 数较少，对精度要求不高的场合。因此设计出一款精 间小于

度高、稳定性好、成本低的温湿度检测控制系统将具 经过完全校准的相对湿度和温度的数字信号，便于实 有一定的市场。本系统采用具有高精度、防干扰等优 现系统的集成。SHT11 芯片内部包含相对湿度传感器、

14 位 A/D 转换器、校准存储器 点的数字式传感器 SHT11，不需要外部元件，可适配 温度传感器、放大器、

各种单片机。这为开发新一代的温湿度测控系统提 （EEPROM）、状态寄存器、循环冗余校验码（CRC）寄存 供了有利条件，同时也有助于将温湿度测控技术提 器、二线串行接口和低电压检测电路等，如图 1 所示。

高到新的水平。

1.2 SHT11 引脚说明

收稿日期：2009－11－04

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第 38 卷

相对湿度

传感器

校准寄存器 放 大 器

温度传感器

D A

状态寄存器 二线串行接口

SCK DATA

作或改变其工作强度;当温室内的温度（或湿度）大于 （或等于）设置的初值时，单片机也将通过控制输出接 口使加温设备（或加湿设备）停止工作。

CRC 产生器 低压检测

GND VCC

2.2 单片机温湿度检测电路设计

使用 AT89C51 直接对传感器温湿度测量值进行读 写，其电路如图 4 所示。SHT11 传感器采用 SCK、DATA 进行通信，分别连接单片机的 P1.0 与 P1.1 端口。串行 时钟输入线 SCK 引脚用来同步微控制器和 SHT11 之 间的通信，串行数据线 DATA 引脚用来进行数据的输 入和输出，这里的数据包括温湿度数字值及控制命令。 DATA 上的数据在 SCK 为低电平时改变，而在 SCK 为 高电平时则被读出或写入，DATA 引脚上需要加一个上 拉电阻来产生高电平。单片机时钟发生电路通过外接 晶振实现，复位电路采用按键复位方式。

图 1 SHT11 内部组成框图

SHT11 引脚图如图 2 所示。SCK 是 SHT11 和微控制

器之间同步传输时钟输入端。SHT11 的 DATA 端用来传 输输入和输出数据，它是一个双向三态端，DATA 在SCK 时钟下降沿改变，上升沿有效。在传输期间当 SCK为高电 平时，DATA 线必须保持稳定。为避免信号竞争，微控制 器应该只驱动 DATA 低电平，其外部必须接一个上拉电 阻，把信号拉为高电平，微控制器的上拉电阻通常包括 在微控制器的 I/O 电路里。SHT11 需要一个 2.4～5.5V 的 供电电压，加电后该器件需要一个 11ms 的睡眠延迟时 间，在这个时间之前，不应该向传感器发送命令。

NC SCK 1 VCC 2 GND 3 DATA 4

NC NC NC NC NC

2 系统硬件设计

2 SHT11 引脚图 图

2.1 系统硬件结构及工作原 …… 此处隐藏：4938字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……