基于单片机的智能仓库温湿度控制系统(2)

2.2.2 数字湿度传感器的类型

近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了较大发。湿敏传感器正向集成化、智能化、多参数监测的方向迅速发展。集成湿度传感器的选择应考虑以下几点：感湿性能好、响应速度快、灵敏度高、测量范围宽，线性度要好，要有较好的一致性、可重复性，湿滞小，有较强的抗污染能力，较高的稳定性和可靠性，使用寿命长。

目前，国外生产湿度传感器的主要厂家及典型产品主要有：

Honeywell公司（HIT3602、HIT3605、HIT3610型），Humeral公司(HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型)，Sensirion公司（SHT11、SHT15型）。

常用的集成湿度传感器主要有：

1） HIH-3610是Honeywell公司生产的具有信号处理功能的热固聚酯电容式相对湿度传感器，线性放大输出、工厂标定，独特的多层结构能非常有效地抵

抗环境的侵蚀。工作范围：温度-40~+85℃，相对湿度0~100%RH，精度达到±2%RH，激光修正互换性至5%RH，低功耗驱动电流设计为200μA，反应时间为15s，稳定性好，较低的飘移、抗化学腐蚀性能强。

2） HM1500是法国Humeral公司采用Humeral专利湿敏电容HS1101设计制造的相对湿度传感器。带防护棒式封装，5VDC恒压供电，1~4VDC放大线性电压输出，便于用户使用。湿度测试量程为0~100%RH，精度达到±3%RH（10~95%RH范围），防灰尘，可有效抵抗各种腐蚀性气体物质，非常低的温度依赖性，长期稳定性好，反应时间5s。

3） 与传统的温湿度传感器不同，SHT11是瑞士Sensirion公司推出的基于CMOSensTM技术的新型智能温湿度传感器，它将温湿度传感器、信号放大调理、A/D转换、二线串行接口全部集成于一个芯片内，融合了CMOS芯片技术与传感技术，使传感器具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、极高的性价比、使用方便、接口简单等优点，从而发挥出它们强大的优势互补作用。

（3 ） 温湿度传感器的确定

综上所述，以上介绍的大都是单个的温、湿度传感器，而SHT11集温度传感器与湿度传感器于一体，并且采用SHT11进行温湿度实时监测的系统具有精度高、成本低、体积小、接口简单等好处；另外SHT11芯片内部集成14位A/D转换器，且采用数字信号输出，因此抗干扰能力也比同类芯片高。该芯片在温湿度监测、自动控制等领域均已得到广泛应用，所以选用SHT11。

第三章 系统硬件设计

本系统硬件包括：单片机最小系统、LCD1602液晶显示、键盘、SHT11温湿度检测、报警电路、通讯芯片MAX232、通信串口、控制接口（空调、风机、加湿机）、电源模块。系统整体电路框图如图1所示。

图3-1 系统整体电路框图 1 单片机最小系统设计

（1） AT89C52简介

AT89C52 是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统中可编程的Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU和在系统可编程 Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。具体引脚图如图3-2所示。

图3-2 AT89C52引脚图

（2） 时钟电路和复位电路

时钟电路：内部时钟方式，在 XTAL1 和 XTAL2 之间跨接晶体振荡器和微调电容，组成并联谐振电路，构成稳定的自激振荡器，如图3-3所示，晶体振荡器的振荡频率决定单片机的时钟频率。外部时钟方式，在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当引入惟一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。这时，外部的脉冲信号是经 XTAL2 引脚注入，如图3-4所示。

复位电路：常见的复位电路有下列三种形式，如图3-5所示。

1） 上电自动复位方式——是在单片机接通电源时，对电容充电来实现的。上电瞬间，RST 端的电位与 VCC 相同。只要在 RST 端有足够长的时间保持阈值电压，单片机便可自动复位。

2） 按键电平复位方式——通过使 RST 端经电阻与 VCC 电源接通而实现。

图3-3 89C58RD+的内部时钟电路

图3-4 89C58RD+的外部时钟电路

（1） 上电自动复位方式 （2）按键电平复位 （3）按键脉冲复位

图3-5 常见的复位电路

3. 按键脉冲复位方式——利用微分电路产生的正脉冲实现复位。

3.1.3 单片机最小系统电路图

其中时钟电路为内部时钟电路，复位电路为上电自动复位方式与按键电平复位方式的结合。

图3-6单片机最小系统

3.2 LCD1602液晶显示

3.2.1 1602简介

1. 主要技术参数：

表3-3 主要技术参数

2. 接口信号说明

1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，如表3-6所示。

表3-4 接口信号说明

3.2.2 1602与单片机连接图

图3-9 1602与单片机连接图

3.3 矩阵键盘

由于控制键位较多，方便程序设计，硬件安全可靠，本设计采用4×4矩阵键盘，与单片机P1口相连，电路图如图所示。

图3-10 矩阵键盘与单片机连接图

矩阵键盘的工作原理：

当无按键闭合时，P10~P13 与 P14~P17 之间开路。当有键闭合时，与闭合键相连的两条 I/O 口线之间短路。判断有无按键按下的方法是：第一步，置列线P14~P17 为输入状态，从行线 P10~P13 输出低电平，读入列线数据，若某一列线为低电平，则该列线上有键闭合。第二步，行线轮流输出低电平，从列线P14~P17 读入数据，若有某一列为低电平，则对应行线上有键按下。综合一二两步的结果，可确定按键编号。但是键闭合一次只能进行一次键功能操作，因此须等到按键释放后，再进行键功能操作，否则按一次键，有可能会连续多次进行 同样的键操作。

本设计矩阵键盘的功能图如图所示

图3-11 矩阵键盘的功能图

3.4 温湿度检测

3.4.1 SHT11简介

1. 概述

SHTxx 系列单芯片传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专利的工业COMS 过程微加工技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个 14 位的 A/D 转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。因此，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。

每个 SHTxx传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在 OTP 内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。两线制串行接口和内部基准电压，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品提供表面贴片 LCC（无铅芯片）或 4 针单排引脚封装。特殊封装形式可根据用户需求而提供。

2.引脚

SHT11温湿度传感器采用SMD(LCC)表面贴片封装形式，管脚 …… 此处隐藏：2708字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……