基于单片机的湿度检测系统设计

赵祥坤　苏奎　李帅三

【摘要】 就目前而言，国内外在湿度检测中检测元件的主要特点是：种类较多、应用广。随着单片机技术的使用范围比较广泛，其技术水平越来越高，单片机的数据采集系统的可靠性也越来越有保证。

【关键词】 单片机 湿度检测 系统设计

一、单片机的湿度检测系统设计的原则

（1）可靠性。单片机系统具有较高的可靠性是其应用的前提，在系统的各个环节中，可靠性设计过程中最重要的准则，为了对系统的可靠性进行提高主要通过以下几个方面：首先在选用元器件时要选择质量过关的；其次是对于电路的布线以及接地要合理；然后是抗干扰措施的设计，以及系统的自我诊断功能等等。（2）方便性。在对系统进行设计时，要从操作者的视角出发，尽量的提高系统的可操作以及可维护性。要尽量简化操作，使得系统能够被进行广泛的应用。满足这一原则要在设计中，尽量减少对人机交互接口的使用，尽量使用操作内置，同时，系统应该具有自我故障诊断程序，一旦发生故障能够及时发现、定位，从而及时进行维修。（3）性价比。对于单片机的使用主要是由于其性价比很高，这是由于其体积小功耗低等多种优点叠加的原因。

二、湿度检测系统整体设计

就湿度检测系统的整体结构而言，主要是实现对于下位机中的湿度的监测。这个环节主要包括两个部分，一是单片机，二是传感器，这两者相协作完成对于某一现场的温湿度的采集以及处理工作，数据间的传递是借由总线以及中间机完成的，其中中间机的作用主要是控制下机位，使得其能够对各个方位的湿度进行连续的循环的采集以及处理工作，中间机将数据向上位机传递，而上位机以用户设定为原则，对中间机的参数读取环境进行设定，对于反馈数据进行显示以及打印等等操作。

三、关于硬件设计

对于湿度检测系统的整体设计分为硬件以及软件两个部分。

本文中，主要是对单片机P89LPC930的应用，使得系统的面积以及功耗得以减小，湿度传感器选择HS1101，通过湿度传感器以及震荡电路的连接来进行对湿度的监测。（1）微控制器模块。我们所选取的单片机P89LPC930為核心处理器，其结构性能优越，能够在2到4个时钟周期内来执行命令，对于80C51，其时间大约缩短的了六分之一。并且为了减少系统面积以及功耗，该单片机对于系统级的功能进行了集成。（2）湿度测量模块。对于湿度参数的定义是相对湿度，以空气为例，即是空气中的水蒸汽压以及饱和蒸汽压的比值的百分数。在本文的系统中，选用湿度传感器HS1101，此款传感器产于法国，是一款电容式的传感器，在使用过程中，相对可靠稳定并且其反应速度很快。在此模块中，研究方向主要是对于信号的转变，对于湿度的测量是将湿度感应为电容的的变化量，因此，此模块是将变化的电容量转变为易于计算机接受的信号。本研究中，在555震荡电路中放置湿敏电容，通过将电容信号向计算机更容易识别的电压信号的转变，使得计算机更容易采集。（3）LCD显示模块。LCD的显示屏为LCM，其数据传输的方式为并行方式，并且在其内部对驱动电路进行了集成。为了进一步优化LCD，使其功耗更低以及使用寿命更加高，可以对背光进行关闭。（4）通信模块。单片机P89LPC930的串口信息发送与接收通过UART，T x D为发送端， R x D端为输入端。差分平衡系统中选用MAX487使得系统的抗干扰能力有所提高，并且对于信号的新手范围有所增加。鉴于对RS485总线上下位机的故障问题，可以通过串联两个电阻在MAX487上，当个别硬件出现问题时，整个总线的通信不会受其影响。

四、关于软件设计

系统的软件设计方案的原则是，当系统通电后，首先初始化各个器件，然后是进行湿度的测量，然后是对其湿度值进行传输。（1）设计湿度测量软件。在湿度传感器与TLC555振荡电路相连，使得数据信号以方波的形式输出，然后送入单片机P89LPC930。（2）设计LCD显示软件。本系统的LCD内部对驱动电路进行了集成，早使用时可以以LCD的指令表为依据进行指令的写入，操作十分方便。

五、试验结果

经过调试验证后，证明湿度的测量值的精度得到了大大的增加，实现了对湿度的精确测量。

六、结语

在本文中的基于单片机的湿度检测系统的核心是P89LPC930单片机，外围电路是由已有器件进行组织的，在设计系统时本着可靠性、操作方便性以及高性价比为原则，具有可拓展性强、低功耗等优点。在温室大棚等场所得到了广泛的应用并取得了不错的成绩。