关于单片机在温湿测控技术中的应用研究.docx

??

?

??

关于单片机在温湿测控技术中的应用研究

?

??

?

?

?

?

?

?

?

???

?

?

?

?

?

摘要：近年来，环境温度和湿度需要在许多场合进行测试，对测量精度的要求也逐渐提高。单片机技术的应用在很大程度上实现了温湿度测量的自动化和数字化。特别是由高精度数字温湿度传感器、显示模块、无线通信模块和报警输出模块组成的温湿度测控系统，具有读取数据方便、测量数据准确、测量数据准确、控制精度高、控制精度高等特点。d性能稳定。它的优点远远高于传统的手工测量仪器。因此，数字温湿度测量与控制技术已逐渐应用于一些需要高精度温湿度的领域。通过实际温湿度测控系统的设计，说明了单片机在该系统中的应用。

关键词：单片机；温湿测控技术；应用

1系统的总体设计

温湿度测控系统由CPU模块、温湿度传感器、按键输入模块、液晶显示模块、无线通信模块和报警输出模块组成。CPU模块是系统的核心，由C8051F020单片机、复位电路和晶体振荡电路组成。系统设计了八个温湿度采集通道，可同时检测八个测点的温湿度值。测量传感器均采用数字温湿度传感器TH10，具有测量精度高、读取数据方便、功耗低等优点。按键输入模块主要用于设置温湿度上下限报警值；LCD显示模块采用2×16字符液晶1602显示采集到的八通道温湿度值；无线通信模块采用Wi-Fi模块HM-WF82。负责将采集的温湿度值和系统状态数据实时传送到主机。报警输出模块包括声光报警电路的两部分。根据8路温湿度采集数据，显示各回路的工作状态。如果报警超出限制，将根据不同情况进行报警。

2系统硬件设计

系统的核心C8051F020单片机具有丰富的片内资源、功能强大,片内FLASH存储器还具有在系统重新编程能力,可用于非易失性数据存储,在本系统中用来存放设置的8路温度、湿度的上下限报警值,掉电后设置的数据不丢失。CZ6是JTAG调试电路接口,用来下载用户程序;由电阻R20、电阻R21、电容C1等元件组成一个上电复位电路,由晶振Q1、电容C2、C3等元件晶体振荡电路,以上是单片机进行正常工作时所必须的硬件电路。

CG1～CG8是8路数字温湿度传感器TH10组成的温湿度采集电路,也是本系统的关键部分,它直接影响温湿度的采集精度和系统的稳定性,本系统选用的数字温湿度传感器TH10的温度测量范围为:-40℃～90℃,在+20℃～+60℃范围内的温度测量精度为±0.1℃,其湿度测量范围为:0-100%RH,在0-80%RH范围内的湿度测量精度为±1.5%RH,可见该器件具有很高的测量精度,在本系统中TH10采用I2C串行接口与C8051F020单片机相连接,8路TH10分成2组,其中CG1～CG4连接到C8051F020的I/O接口P4.0、P4.1,分别通过10KΩ电阻R25、R26上拉至VDD,CG5～CG8连接到C8051F020的I/O接口P4.2、P4.3,分别通过10KΩ电阻R27、R28上拉至VDD。单片机依据TH10的读写时序,依次从8路传感器中读出温湿度值,并分别比较各路的温湿度上下限报警值,对报警状态做出相应的处理。

按键输入模块由设置、▲、▼这3个按键组成,分别连接到C8051F020的I/O接口P2.0、P2.1、P2.2,没有键按下时这3个I/O口线均为高电平,而当某个键按下时,相对应的I/O口线变为低电平,软件程序就可根据读取到的P2口数据判别出按下的键号,从而执行相应的键处理程序,实现8路信号温度、湿度的上下限报警值的设置,并把设置好的数据存储到C8051F020单片机内部的FLASH存储器中,掉电后设置的数据不变,使得用户的操作更加方便简洁。

LCD显示模块采用2×16字符的LCD1602,本系统使用高4位数据线的接法,可以减少单片机I/O接口的负担。使用C8051F020单片机P7口的高4位(P7.7～P7.4)连接到LCD1602的高4位数据线(D7～D4),P6.6连接到命令/数据选择端RS,P6.5连接到器件使能端E,读写控制端RW接地,器件的写使能一直有效,使用此种连接方法,需要在器件初始化时设置LCD1602为4bit工作方式。在本系统中LCD1602用来显示采集到的8路温度和湿度值,每屏显示2路温度值和湿度值、停留2秒换显下一屏内容,循环显示出8路的温湿度值。

本系统扩展了一个HM-WF8266B模块实现无线通讯功能,它拥有完整的且自成体系的Wi-Fi网络功能,用户可以通过AT+指令集、AndroidAPP等方式对HM-WF8266B进行网络配置。在本系统中C8051F020单片机P6口的P6.1、P.2、P6.3分别连接到HM-WF8266B的GPIO14(HSPI＿CLK)、GPIO13(HSPI＿SI)、GPIO12(HSPI＿SO)端口,用SPI通讯方式把