电子测量中的便携式温湿度无线监控系统的设计与实现电子测量中的便携式温湿度无线监控系统的设计与实现
摘 要:利用新一代单片全校准、高集成度、小体积的数字式温湿度传感器SHT71,通过单片机的控制实现对温湿
度的采集与显示,再经由无线收发传输采集到的数据与遥控各温湿度调节设备,并结合了便携式与PC机操作。
使得此系统具有体积小、适用面广、使用方便等特点。 1 引 言 温湿度的监控广泛应用于农业大棚生
产、仓储管理、气象预测、生活起居及科学研究中。传统温湿度传感器需为其设计复杂的信号调理电路并需要
经过烦琐的校准与标定,往往在精度、线性度、重复性、互换性、一致性以及对环境的适用等方面不尽人意。
瑞士Sensirion 公司推出的新一代基于CMOSensTM技术的SHT系列数字式温湿度传感器则很
摘 要:利用新一代单片全校准、高集成度、小体积的数字式温湿度传感器SHT71,通过单片机的控制实现对温湿度的采集
与显示,再经由无线收发传输采集到的数据与遥控各温湿度调节设备,并结合了便携式与PC机操作。使得此系统具有体积
小、适用面广、使用方便等特点。
1 引引 言言
温湿度的监控广泛应用于农业大棚生产、仓储管理、气象预测、生活起居及科学研究中。传统温湿度传感器需为其设计复
杂的信号调理电路并需要经过烦琐的校准与标定,往往在精度、线性度、重复性、互换性、一致性以及对环境的适用等方面不
尽人意。瑞士Sensirion 公司推出的新一代基于CMOSensTM技术的SHT系列数字式温湿度传感器则很好地解决了上述问题,
在无需外围电路、免除了调试与标定过程的基础上,实现了温湿度的数字式输出。随着无线通信专用集成芯片的不断问世,各
类无线通信设备的性能也更加优越可靠,功能更加完善。在众多采集监控系统中,通常采用有线传输数据,这样不得不通过铺
设大量的导线来维持整个系统的正常运行,有些甚至需要铺设专用电缆。这使得布线非常复杂和困难,同时使整个系统造价升
高,导线长时间裸露会缩短它的使用寿命,若埋在地下则给线路的自检、维护等带来很大麻烦。
在现有的温湿度无线监控系统中,通常采用专用的无线数据传输模块来实现对数据的无线传输,但是这样需要配置多个采
集模块,并且大大增加了分离数据的负担,降低了采集效率。另一方面,这样仅仅只实现了对温湿度的采集,并没有实现对温
湿度的实时控制。为了解决上述问题,我们研究了这样一种便携式温湿度无线监控系统:利用单片机控制数字温湿度传感器
SHT71来实现对温湿度的采集与显示,运用编解码芯片PT2262 /PT2272来实现对数据与控制信号的无线传输,通过PC机来
控制选择接收需要的采集量并远程无线遥控排气扇、加湿器、加温与制冷等设备的工作状态。
2 系统构成和工作原理系统构成和工作原理
系统总体框图如图1所示,主要由温湿度的采集与显示、无线传输与遥控、单片机控制与处理以及PC机四部分组成。温湿
度采集与显示模块主要实现了对温湿度的选择采集,并显示相应的数据,工作人员可以很方便地握在手里对不同地点的温湿度
进行测量。此系统中无线传输与遥控是一个单向过程,在软件设计中解决了数据同步与校验错误等问题。采集到的数据再经由
编解码芯片PT2262 /PT2272所组成的无线收发模块进行无线传输,接收端受单片机AT89C52控制,这样可以改变PT2272的
地址码从而控制接收温度或者湿度数据。同样无线收发模块与驱动以及固态继电器等构成的无线遥控模块实现了对电器设备的
控制,这样就能很方便地得到所需要的合适的温湿度环境。PC机里运行VB 编写的控制面板,进行采集量、采集次数与各电器
设备工作状态的设置,然后将设置好的参数通过MAX232串口通信送给单片机AT89C52,进而控制相应电器与接收相应采集量
的数据并完成相应采集次数的数据。单片机AT89C52 将采集到的数据通过MAX232串口通信传送给PC机,进而实现对采集到
的数据进行显示和存储。
图1 系统总体框图
3 系统软、硬件设计系统软、硬件设计
3. 1 温湿度的采集与显示模块设计温湿度的采集与显示模块设计
3. 1. 1 数字温湿度传感器数字温湿度传感器SHT71
SHT71是一种通过I2 C总线直接输出数字量值,可以同时测量湿度、温度和露点的传感器。
SHT71的外形如图2所示,封装形式为小体积四脚单线封装,其引脚说明如下: ①SCK:串行时钟输入;②VDD: 2. 4~5.
5V电源端; ③GND:接地端; ④DA2TA:双向串行数据线。