基于单片机实验室温湿度控制系统设计.doc

2010 年 1 月 FORESTRY MACHINERY WOODWORKING EQUIPMENT Jan. 2010 设计与计算 基于单片机控制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 条件下完成，而温度和湿度是实验室最基本的环境 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， 这种传统的模拟式温湿度传感器一般都需要设计信 号调理电路并经过复杂的校准和标定过程，因此测 量精度难以保证，且在线性度、重复性、互换性等方 面也存在一定问题。这种传感器只适合那些测量点 数较少，对精度要求不高的场合。因此设计出一款精 度高、稳定性好、成本低的温湿度检测控制系统将具 有一定的市场。本系统采用具有高精度、防干扰等优 点的数字式传感器 SHT11，不需要外部元件，可适配 各种单片机。这为开发新一代的温湿度测控系统提 供了有利条件，同时也有助于将温湿度测控技术提 高到新的水平。 收稿日期：2009－11－04 1 温湿度传感器 1.1 SHT11 传感器内部结构 SHT11 数字式温湿度传感器采用 CMOSens （Ce - mo-Sens）专利技术（CMOS 和传感器技术的融合）制造， 其特点如下：全量程标定，二线数字输出，湿度测量范 围为 0～100%RH，温度测量范围为-40～+123.8℃，湿度 测量精度为±3.0%RH，温度测量精度为±0.4℃，响应时 间小于 4s，低功耗（30mW），可完全浸没。芯片能输出 经过完全校准的相对湿度和温度的数字信号，便于实 现系统的集成。SHT11 芯片内部包含相对湿度传感器、 温度传感器、放大器、14 位 A/D 转换器、校准存储器 （EEPROM）、状态寄存器、循环冗余校验码（CRC）寄存 器、二线串行接口和低电压检测电路等，如图 1 所示。 1.2 SHT11 引脚说明 40 林 业 机 械 与 木 工 设 备 第 38 卷   相对湿度 传感器 校准寄存器 放 D 大 器 A 温度传感器  状态寄存器 二线串行接口 CRC 产生器 低压检测  SCK DATA GND VCC 作或