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作者：張天鵬 翟亞芳 張修太 秦長(cháng)海 安陽(yáng)工學(xué)院電子信息與電氣工程系 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 2009-11-09 引言 當今，智能化已成為自動(dòng)化領(lǐng)域新的發(fā)展趨勢，并推動(dòng)智能功能迅速擴展到儀器、儀表、設備等行業(yè)。溫濕度的測量和控制在工農業(yè)生產(chǎn)、氣象觀(guān)測、恒溫恒濕的空調房、科學(xué)研究及日常生活中被廣泛應用。本設計基于溫濕度傳感器LTM8901的智能環(huán)境溫濕度控制系統，以AT89S52為控制器，通過(guò)仿真實(shí)驗，可以實(shí)現對環(huán)境溫室溫度和濕度的檢測與控制。 系統硬件設計 系統通過(guò)集成數字式溫濕度傳感器檢測環(huán)境的溫度值和濕度值，將環(huán)境的溫度和濕度轉換成數字量，并將結果傳送給單片機，通過(guò)數碼管顯示。單片機利用鍵盤(pán)設置環(huán)境溫度和濕度的最大值和最小值，并將檢測的當前值和預設的最大值和最小值作比較，根據比較結果單片機做出相應的判斷，以控制輸出繼電器的工作狀態(tài)，執行相應的控制操作，從而可以實(shí)現對環(huán)境溫濕度的檢測和控制。系統框圖如圖1所示。 
溫濕度檢測電路 系統采用長(cháng)英科技的LTM8901作為環(huán)境溫濕度傳感器。LTM8901是一款專(zhuān)門(mén)為用戶(hù)設計自身產(chǎn)品而提供的數字化溫濕度探頭，可單點(diǎn)使用，也可以與其他ITU設備多點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)使用。其濕度測量量程為1%～99%RH，分辨率為0.5%RH，測量精度為±3.0%RH(典型值); 溫度測量范圍為-25℃～+60℃，分辨率為0.0625℃，測量精度為±0.5℃;響應時(shí)間典型值為5秒;工作電壓范圍為4.5V～5.5V。LTM8901將測量結果直接輸出為數字信號，通過(guò)“一線(xiàn)式總線(xiàn)”串行傳送給單片機，同時(shí)可以傳送校驗碼，具有較強的抗干擾糾錯能力，其電路連接如圖2所示。
鍵盤(pán)輸入和數碼顯示電路 鍵盤(pán)輸入電路的主要作用是供用戶(hù)設置溫濕度參考值，包括最大值和最小值。鍵盤(pán)輸入電路由4×4個(gè)小鍵盤(pán)組成，共16各功能鍵，包括0~9數字鍵、溫度設置鍵、濕度設置鍵、最大值鍵、最小值鍵、確認鍵和清除鍵。溫度設置鍵有效后可以改變預設溫度的最大值和最小值。溫度設置鍵有效后可以改變預設濕度的最大值和最小值。最大值鍵用于說(shuō)明輸入的是最大限值，最小值鍵是說(shuō)明輸入的是最小限值，和確認鍵配合使用可以設定溫濕度的預設限值。清除鍵用以清除當前的設置值。 數碼顯示電路由6個(gè)數碼管組成，分成兩組，一組用于顯示溫度值，一組用于顯示濕度值。當用戶(hù)設置溫濕度參考值時(shí)，顯示的是設置的最大值或是最小值;當系統處于監測控制時(shí)，顯示的是當前檢測到的溫濕度值。 輸出電路 系統采用繼電器輸出，通過(guò)改變溫度控系統或濕度控系統的工作狀態(tài)，實(shí)現對環(huán)境溫濕度的控制。系統溫度和濕度控制設備主要包括加熱裝置、通風(fēng)裝置、抽濕裝置和加濕裝置。ULN2803是8重達林頓反相驅動(dòng)器，其輸入端接單片機的輸出端口，輸出端接繼電器的輸入端。繼電器采用國產(chǎn)的交流固態(tài)繼電器(AC-SSR)H220D15，其內部采用光電隔離方式，可以有效避免電磁干擾。當單片機檢測到溫度值或濕度值超過(guò)預設的范圍時(shí)，單片機的I/O口輸出控制信號驅動(dòng)繼電器，啟動(dòng)電器工作，實(shí)現對溫度控系統或濕度控系統的控制。 系統軟件設計 系統軟件設計采用模塊化結構，各個(gè)功能子塊獨立，方便調試。系統主流程圖如圖3所示。從圖中可以看出，整個(gè)軟件在結構上分為主程序、鍵盤(pán)掃描程序、LTM8901控制程序、顯示程序以及輸出控制程序。主程序實(shí)現各個(gè)模塊的初始化，然后進(jìn)入中斷等待。鍵盤(pán)掃描程序主要任務(wù)是判斷被按下的是哪一個(gè)鍵，從而執行相應的功能子程序。LTM8901控制程序主要是檢測環(huán)境的溫濕度值，并將檢測結果傳送給單片機。顯示程序是用來(lái)顯示用戶(hù)預設值或檢測值。輸出控制程序主要是將檢測值和用戶(hù)預設值相比較，根據比較結果將相應的輸出端口置位或復位，從而控制繼電器的工作狀態(tài)。
LTM8901的控制程序主要包括以下幾個(gè)步驟：發(fā)啟動(dòng)轉換命令(250~350μs的負脈沖);延時(shí)850~1000ms，用于LTM01轉換;發(fā)上位機讀取命令。當單片機發(fā)送讀取命令00H時(shí)，讀取濕度值，然后延時(shí)4.5~5 ms，發(fā)送讀取命令01H，讀取溫度值。 結語(yǔ) LTM8901是單片集成的數字式溫濕度傳感器，所有信號的處理都在內部完成，采用“一線(xiàn)式總線(xiàn)”進(jìn)行通信，以數字形式完成數據的傳輸，節省了單片機的I/O口，而且省掉了A/D器件，降低了成本。該系統電路結構簡(jiǎn)單、檢測準確、穩定性好，可以實(shí)現對環(huán)境溫濕度的測量和控制。 參考文獻： [1] 王毅，白澤生.現代溫室環(huán)境多參數測控系統設計[J].微計算機信息，2008，24(7-2)：140-141 [2] 趙健，吳順偉.基于單片機的溫濕度測量系統的研制[J].電子技術(shù)，2008，45(9) [3] 張艷麗，楊仁弟. 數字溫濕度傳感器SHT11及其應用[J].工礦自動(dòng)化，2007，6(3)：113-114 [4] 陳愛(ài)武，徐建華，趙瑾.溫室環(huán)境智能監控系統設計[J].中北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007，28(3):217-219 [5] 張艷麗，張勇. 基于SHT11的溫濕度控制器[J].自動(dòng)測量與控制，2007，26(5)：83-84 |
