基于单片机的温湿度监测系统设计

基于单片机的温湿度监测系统设计

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1设计目的

随着科学技术的日新月异，在居家生活、工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境中的湿度和温度进行测量及控制。但目前我国的温湿度测量和设备的操作大多还是由人工来完成，当温度极端时不利于测量的实施。本设计是以单片机控制为核心，用温湿度传感器来进行实时测量的智能型温湿度监测系统，该设计将大大降低工人的劳动强度，且本设计课题做成的温湿度监测系统结构简单、价格便宜、量程宽、带报警功能，具有较高的可靠性、安全性及应用前景。

2 设计的主要内容和要求

本基于单片机的温湿度监测系统设计，主要用来完成对所测环境的温湿度测

量，显示，以及在超出设定环境值时能执行报警功能。

主要设计内容：

①设计一个温湿度采集电路。 ②设计一个温湿度液晶显示电路。 ③设计一个矩阵键盘输入电路。 ④设计一个报警器电路。

主要功能要求：能准确实时的显示温湿度，能通过键盘预置温湿度的上限值和下限值，并在所测环境值超出此范围时发出警报。

3 整体设计方案

本设计的基本设计方案：首先单片机从温湿度传感器采集温湿度信息，然后

将采集来的数据转换成液晶显示所需的实际数据，再通过液晶将温湿度以及露点显示出来。并可预先设置一个温湿度范围值，当环境超过该值时发出报警提醒。总体设计方框图如图3.1所示。

主要说明：这里的温度为摄氏温度，湿度为日常生活中的相对湿度，而露点是指水蒸气凝结开始出现时的温度。

SHT75温湿度传感器键盘输入模块AVR单片机12864LCD显示报警电路 图3.1总体设计框图

4 硬件电路的设计

4.1 主控制器

本设计采用ATMEGA16单片机作为系统控制芯片，这是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器，其最小系统电路原理图如图4.1所示。AVR单片机大多数指令执行时间为单个时钟周期，其数据吞吐率高达1MIPS/MHz，相比51系列的单片机的处理速率要提高一倍，而他们价格相仿，所以AVR单片机成为更加合理的选择。

U2123456781415161718192021RESETC110F/16VY116Mhz12GNDC230pGND91213C430pPB0 (XCK/T0)PB1 (T1)PB2 (AIN0/INT2)PB3 (AIN1/OC0)PB4 (SS)PB5 (MOSI)PB6 (MISO)PB7 (SCK)PD0 (RXD)PD1 (TXD)PD2 (INT0)PD3 (INT1)PD4 (OC1B)PD5 (OC1A)PD6 (ICP)PD7 (OC2)RESETXTAL2XTAL1ATmega16-16PIPA0 (ADC0)PA1 (ADC1)PA2 (ADC2)PA3 (ADC3)PA4 (ADC4)PA5 (ADC5)PA6 (ADC6)PA7 (ADC7)PC0 (SCL)PC1 (SDA)PC2 (TCK)PC3 (TMS)PC4 (TDO)PC5 (TDI)PC6 (TOSC1)PC7 (TOSC2)VCCAVCCAREFGNDGND403938373635343322232425262728295VCCL11030323111AGNDGND5VCCR110K10mHC11104pC15104pAGNDAGND

图4.1主控制器电路原理图

4.2 温湿度传感器

市场上有各种温度传感器和湿度传感器，这里采用温湿度可同时测量的SHT75传感器。SHT75是瑞士SENSIRION生产的一种高度集成的温、湿度传感器，具有14位的温度和12位的湿度全量程标定数字输出。传感器包含1个电容性聚合体相对湿度传感器和1个隙(bandgap)温度传感器，14位A/D转换器以及1个2-Wires式串行接口电路。湿度在0-100%RH范围内能达到±1.8%的高精度，温度能再25℃时把误差控制在±0.3℃的范围内。SHT75工作电压为2.4-5.5V，体积小、功耗低，使用电池供电可以长期稳定运行，防浸泡特性使其在高湿环境下也能长期正常工作，它是各类温湿度测量系统应用设计的首选传感器。

SHT75与单片机连接的电路原理图如图4.2所示，通过单片机控制来完成温湿度数据的采集。

VCC10k100PB0PB1100SHT75SCKDATA

图4.2 SHT75电路原理图

4.3 键盘输入模块

键盘输入模块主要用来输入温湿度的上限以及下限值。其电路原理图如图

4.3所示。

KeyL1KeyL2KeyL3KeyL4K0K1K2K3KeyC1K4K5K6K7KeyC2K8K9KAKBKeyC3KCKDKEKFKeyC4

图4.3键盘输入模块电路原理图

4.4 液晶显示电路

液晶用来显示单片机采集和处理后的温湿度数值，是本系统的显示界面。这里采用广泛使用的LGM12864液晶做显示屏。其电路连接图如图4.4所示。

U3VEEVO18312864 液晶接口VEEVOEW/RRSVSSRSTVDDCS1CS2DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB715167891011121314LCD_CS1LCD_CS2LCD_DB0LCD_DB1LCD_DB2LCD_DB3LCD_DB4LCD_DB5LCD_DB6LCD_DB7GNDR110K5VCCLCD_E6LCD_RW5LCD_RS41LCDRESET172KA19LCD12864LCD_LightVOLCD_Light10KRV1GND20GND

图4.4液晶显示电路