溫度濕度監控系統的設計

摘要 提出了一種對溫度和濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監控的一種設計與實(shí)現方法。說(shuō)明了設計過(guò)程并給出了硬件連接圖。為了實(shí)現測量數據的傳輸，介紹了軟件設計的部分方案。設計出的測量系統可以滿(mǎn)足對溫度和濕度的實(shí)時(shí)監控。
關(guān)鍵詞 溫度濕度測量；SHTll芯片；MSP430F149芯片

文中將介紹一種采用數字溫度濕度傳感器SHTll和超低功耗單片機MSP430F149實(shí)現的溫度濕度測量系統，該系統可方便的實(shí)現對溫度和濕度的實(shí)時(shí)監控。

1 芯片簡(jiǎn)介
SHTll是Sensirion公司生產(chǎn)的一款數字溫度濕度傳感器。它是一款將溫度敏感元件、濕度敏感元件、信號放大調理器、14位的A／D轉換器和二線(xiàn)串行接口電路集于一體的全校準數字輸出傳感器。該芯片可以直接提供溫度在-40～120℃范圍內分辨率為14 bit的數字輸出和濕度在O～100％RH范圍內分辨率為12 bit的數字輸出。由于該芯片具有響應速度快、抗干擾能力強和性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，因此采用SHTll芯片作為測量單元。
該SHTll芯片內部還有一個(gè)加熱器，利用加熱器可以實(shí)現以下功能。
(1)經(jīng)過(guò)加熱前后測出的相對溫度值和濕度值的比較可以確定傳感器是否處于正常工作的狀態(tài)。
(2)在潮濕的環(huán)境下使用加熱器可以避免傳感器凝露，同時(shí)還可以縮短響應時(shí)間，提高測量精度。
(3)在實(shí)現高質(zhì)量露點(diǎn)測量的時(shí)候也需要使用加熱器。

2 硬件設計
在硬件設計中，溫度和濕度信號經(jīng)過(guò)SHTll內部的溫度敏感元件和濕度敏感元件轉化為模擬電壓信號，該模擬電壓信號經(jīng)過(guò)SHTll內部的信號放大調理器放大、然后再經(jīng)過(guò)A／D轉換器進(jìn)行模／數轉換、校準和糾錯，最后才將相對溫度或濕度的數據通過(guò)二線(xiàn)串行接口的雙向數據口DATA端傳送至超低功耗微處理器MSP430F149。當MSP430F149微處理器接收到數據后，通過(guò)P4和P5口經(jīng)由LED顯示溫度值和濕度值。由于P1口具有中斷功能，可以通過(guò)其設置矩陣鍵盤(pán)來(lái)輸入報警的具體參數，經(jīng)過(guò)比較如果需要報警，則通過(guò)P3口經(jīng)過(guò)相關(guān)外圍電路輸出溫度、濕度警報。具體的硬件連接如圖1所示。


因為SHTll是通過(guò)二線(xiàn)串行接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)，所以硬件的接口電路非常簡(jiǎn)單。其中需要注意的是：DATA數據線(xiàn)需要外接電阻。時(shí)鐘線(xiàn)SCLK用于超低功耗微處理器MSP430F149和SHTll之間的同步通信，由于接口包含完全靜態(tài)邏輯，所以對SCLK最低頻率沒(méi)有要求。