溫度濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

摘要 提出了一種對溫度和濕度進行實時監(jiān)控的一種設(shè)計與實現(xiàn)方法。說明了設(shè)計過程并給出了硬件連接圖。為了實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的傳輸，介紹了軟件設(shè)計的部分方案。設(shè)計出的測量系統(tǒng)可以滿足對溫度和濕度的實時監(jiān)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(shù)字溫度濕度傳感器SHTll和超低功耗單片機MSP430F149實現(xiàn)的溫度濕度測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可方便的實現(xiàn)對溫度和濕度的實時監(jiān)控。

1 芯片簡介
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、信號放大調(diào)理器、14位的A／D轉(zhuǎn)換器和二線串行接口電路集于一體的全校準數(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、抗干擾能力強和性價比高等優(yōu)點，因此采用SHTll芯片作為測量單元。
該SHTll芯片內(nèi)部還有一個加熱器，利用加熱器可以實現(xiàn)以下功能。
(1)經(jīng)過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，同時還可以縮短響應(yīng)時間，提高測量精度。
(3)在實現(xiàn)高質(zhì)量露點測量的時候也需要使用加熱器。

2 硬件設(shè)計
在硬件設(shè)計中，溫度和濕度信號經(jīng)過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，該模擬電壓信號經(jīng)過SHTll內(nèi)部的信號放大調(diào)理器放大、然后再經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換器進行模／數(shù)轉(zhuǎn)換、校準和糾錯，最后才將相對溫度或濕度的數(shù)據(jù)通過二線串行接口的雙向數(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，可以通過其設(shè)置矩陣鍵盤來輸入報警的具體參數(shù)，經(jīng)過比較如果需要報警，則通過P3口經(jīng)過相關(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是通過二線串行接口來訪問，所以硬件的接口電路非常簡單。其中需要注意的是：DATA數(shù)據(jù)線需要外接電阻。時鐘線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最低頻率沒有要求。