基于单片机的环境温湿度实时检测系统的设计与实现

黄丽

摘要：实时的环境温湿度参数检测能够有效记录环境温度和湿度的变化情况，各个行业和领域都有应用。此外，结合报警装置和通风散热设备还能确保温湿度值恒定，在对环境温湿度值要求较高的场合中更是应用广泛。本文使用AT89C51单片机、SHT10温湿度传感器、LCD1602字符液晶显示模块等电子器件设计了一个环境温湿度检测系统，实时显示当前环境温湿度值，若超过限制并立即报警。系统结构简单、运行稳定，能够满足一般场合对于温湿度检测的使用需求，具有一定的实用价值。

关键词：AT89C51；SHT10；LCD1602；温湿度检测

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）18-0216-02

环境温湿度的实时检测在各行各业都有广泛应用，无论是工业、农业、军事、气象，抑或是居家生活。工业生产与制造场合对环境温湿度指标要求相对严苛，合适的温湿度环境才能确保生产制造过程安全、有效地进行。居家生活环境的温湿度情况直接关系到人们生活的舒适感，有效监测和控制环境温湿度可以提升居住环境舒适度[1-3]。

本文设计的环境温湿度实时检测系统主要选取AT89C51单片机、SHT10温湿度传感器、LCD1602字符液晶显示模块等常用的电子器件，实现对环境温湿度值的实时检测与显示，超过温湿度限制时并有报警处理。

1系统总体设计

1.1系统功能需求

环境温湿度实时检测系统需要完成的功能包括：

1） 环境温湿度值的实时采集；2） 环境温湿度值的实时显示；3） 环境温湿度值超过限值时立即报警；4） 环境温湿度值的检测范围和精度要求。检测范围：温度-20℃～100℃，湿度0～100%RH；检测精度：温度±0.5℃，湿度±5%RH。

1.2系统总体设计方案

1） 主控，通过单片机完成各项数据的采集和处理工作；

2） 数据采集，温湿度传感器实时采集环境温湿度参数；

3） 液晶显示，液晶显示模块实时显示环境温湿度值；

4） 报警，一旦环境温湿度值超过限值蜂鸣器立即报警。

2系统硬件设计

根据环境温湿度实时检测系统的功能需求和总体设计方案，合理选取电子元器件，完成系统具体硬件设计，如图2所示。

1） 主控

主控是系统核心，控制传感器完成环境温湿度参数值的采集及数据处理，并控制液晶显示模块的数据显示和蜂鸣器的报警。主控采用AT89C51芯片，该芯片是一个8位微控制器，具有128B的片内数据存储器和4KB的片内程序存储器，芯片功耗低、性能高，能够满足系统设计需求[4-5]。

2） 数据采集

数据采集是系统的关键，是系统需要实现的最重要的功能，通过温湿度传感器完成环境温湿度值的实时检测。数据采集使用的温湿度传感器为SHT10温湿度传感器，该传感器湿度测量范围为0～100%RH，湿度测量范围为-40～+123.8℃，湿度测量精度为±4.5%RH，温度测量精度为±0.5℃，满足系统设计需求。

3） 液晶显示

液晶显示是系统的窗口，用户可以通过液晶显示模块查看实时环境温湿度情况。液晶显示部分使用的是LCD1602液晶显示模块，能够显示2行×16个字符或5×7点阵字符。该液晶是一种很常用的小型液晶显示器，具有功耗低、体积小、质量轻等优点[4]。

4） 报警

报警部分是对环境温湿度值做警示作用的，使用蜂鸣器完成这一功能。系统运行过程中一旦单片机判定温湿度传感器检测到的环境温湿度值超过设限值，单片机就控制蜂鸣器发出响声报警警示。

3系统软件设计

环境温湿度实时检测系统的软件设计主要是单片机程序设计，根据主控单片机与各功能模块的连接接口完成接口初始化、数据采集分析与处理、电路控制等程序设计内容，在环境温湿度检测系统中实现系统功能需求所提的全部功能。

系统软件设计具体流程图如图3所示。首先，系统进行初始化，包括温湿度传感器SHT10、液晶显示器LCD1602、蜂鸣器等电子器件的驱动和引脚接口初始化。第二，环境温湿度参数的采集、分析与处理。由单片机控制温湿度传感器SHT10采集温湿度信号，采集到的温湿度信号再在单片机内部进行分析、处理、计算得到实际的温湿度值。第三，判定采集的温湿度值是否过限。设定环境中温湿度值的安全范围，当判定采集到的当前温湿度值不在安全范围内，单片机向蜂鸣器发出报警命令，蜂鸣器鸣响。第四，环境温湿度值的实时显示。单片机对传感器采集到的温湿度信号进行处理计算后即得到当前环境的实际温湿度值，单片机直接把这个值传送给液晶显示器LCD1602进行实时显示，完成环境温湿度的实时监测。

4总结

环境温湿度检测系统具有很强的应用价值，在各个领域都有广泛应用。本文通过列举环境温湿度检测系统的功能需求，合理安排系统结构，甄选AT89C51单片机、SHT10温湿度传感器、LCD1602字符液晶显示模块等合适的电子器件，设计了一个简单的环境温湿度实时检测系统。该系统能够实现实时环境温湿度值的检测与显示，并在温湿度值超过预设限值时提供蜂鸣器报警。最终，设计的环境温湿度实时检测系统达到了设计功能需求，系统运行稳定，温湿度值偏差小、精度高，能够满足一般场合对于温湿度检测的功能和精度需求，具有一定的实用价值。

参考文献：

[1] 冯媛硕，宋吉江.基于单片机的温湿度检测控制系统设计[J].山东理工大学学报，2014（1）：19-23.

[2] 吴健辉，易嘉闻，邹玲，等.多点无线智能环境检测系统设计[J].电子技术，2015（11）：72-75.

[3] 赵建华，曹超.一种远程的无线环境温湿度检测系统[J].西安工业大学学报，2012（4）：340-344.

[4] 姜志海，赵艳雷，陈松.单片机的C语言程序设计与应用—基于Proteus仿真[M]. 3版.北京：电子工业出版社，2015.

[5] 孟泽键.基于AT89S52单片机的无线环境检测系统的设计[J].数字技术与应用，2015（6）：161-163.