溫度濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要 提出了一種對(duì)溫度和濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的一種設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。說(shuō)明了設(shè)計(jì)過(guò)程并給出了硬件連接圖。為了實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的傳輸，介紹了軟件設(shè)計(jì)的部分方案。設(shè)計(jì)出的測(cè)量系統(tǒng)可以滿(mǎn)足對(duì)溫度和濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
關(guān)鍵詞 溫度濕度測(cè)量；SHTll芯片；MSP430F149芯片

文中將介紹一種采用數(shù)字溫度濕度傳感器SHTll和超低功耗單片機(jī)MSP430F149實(shí)現(xiàn)的溫度濕度測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1 芯片簡(jiǎn)介
SHTll是Sensirion公司生產(chǎn)的一款數(shù)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(hào)放大調(diào)理器、14位的A／D轉(zhuǎn)換器和二線(xiàn)串行接口電路集于一體的全校準(zhǔn)數(shù)字輸出傳感器。該芯片可以直接提供溫度在-40～120℃范圍內(nèi)分辨率為14 bit的數(shù)字輸出和濕度在O～100％RH范圍內(nèi)分辨率為12 bit的數(shù)字輸出。由于該芯片具有響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)和性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，因此采用SHTll芯片作為測(cè)量單元。
該SHTll芯片內(nèi)部還有一個(gè)加熱器，利用加熱器可以實(shí)現(xiàn)以下功能。
(1)經(jīng)過(guò)加熱前后測(cè)出的相對(duì)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(yīng)時(shí)間，提高測(cè)量精度。
(3)在實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量露點(diǎn)測(cè)量的時(shí)候也需要使用加熱器。

2 硬件設(shè)計(jì)
在硬件設(shè)計(jì)中，溫度和濕度信號(hào)經(jīng)過(guò)SHTll內(nèi)部的溫度敏感元件和濕度敏感元件轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，該模擬電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)SHTll內(nèi)部的信號(hào)放大調(diào)理器放大、然后再經(jīng)過(guò)A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模／數(shù)轉(zhuǎn)換、校準(zhǔn)和糾錯(cuò)，最后才將相對(duì)溫度或濕度的數(shù)據(jù)通過(guò)二線(xiàn)串行接口的雙向數(shù)據(jù)口DATA端傳送至超低功耗微處理器MSP430F149。當(dāng)MSP430F149微處理器接收到數(shù)據(jù)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(shè)置矩陣鍵盤(pán)來(lái)輸入報(bào)警的具體參數(shù)，經(jīng)過(guò)比較如果需要報(bào)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(bào)。具體的硬件連接如圖1所示。


因?yàn)镾HTll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(shù)據(jù)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(duì)SCLK最低頻率沒(méi)有要求。