家居生活温湿度显示装置设计

叶子馨　杨宜澄　任广鹏　李东青

摘要：在日常生活中，室内温湿度直接影响生活的舒适度。尤其在冬季，因为供暖会使室内湿度降低，空气干燥到一定程度甚至造成鼻粘膜毛细血管破裂。本设计一款家居生活温湿度显示装置，通过传感器对室内温度和湿度进行实时检测，通过液晶显示器将温湿度进行显示。温湿度传感器选择SHT15，该传感器是数字式温湿度传感器，内部集成了模数转换单元，因此可以直接输出数字信号到单片机。在和单片机接口上，只需一个数据接口和一个指令接口即可。设计给出具体的实现方案，最后对设计进行仿真。

关键词：温湿度单片机SHT15液晶显示

引言

人们对良好的家居环境的要求越来越高，而室内的温度和湿度直接影响正常生活质量。因此设计一款可以显示室内温度和湿度的装置至关重要。通过温度传感器和湿度传感器，就可以实现对室内温度和湿度的实时检测。再结合液晶显示技术，将温度和湿度显示。本设计体积小，使用方便。

1整体设计

本设计通过对当前温度传感器和湿度传感器的调研，选择温度和湿度一体的数字型温湿度传感器SHT15。传感器输出的信号单片机可以直接读取，计算得到相应的温湿度数值。选择LCD1602作为显示单元，单片机对所有电路进行控制，实现温湿度检测和显示功能。

2装置的设计和实现

2.1温湿度检测单元

SHT15温湿度传感器温度检测范围在40摄氏度到零上125摄氏度，湿度检测范围在O到100%RH。内部集成了精度高达14位的AD采样单元。单片机通过发送相应指令进行温度和湿度的采集。芯片内部结构如下如图l所示

从图中可知，传感器内部集成了温湿度传感器、放大器、AD转换器等。对外仅有四个引脚。设计电路如图2所示。

图2中，SCK接到传感器的2脚，DATA接到传感器的3脚，为了保证数据通信的有效性，通过上拉电阻接到电源。SCK和DATA分别连接到单片机的IO口。

2.2液晶显示单元设计

选择LCD1602作为显示器件，LCD160显示页面为两行，可以同时显示温度信息和湿度信息。该显示单元共有十六个引脚接口。包括控制引脚、数据引脚、地址引脚、电源和地引脚以及亮度调整引脚[4】。单片机通过相应10口，与之完成数据和指令的交互，实现显示功能，电路如图3所示。

图3可知，液晶显示器数据引脚接到单片机的PO.O到PO.7上，通过上拉电阻接到电源，增加了驱动能力。

2.3主流程设计

本课题设计的家居生活温湿度显示装置，采用单片机实现对温度和湿度信号采集的控制。通过温湿度传感器采集室内的温度信息和湿度信息。采集的结果通过LCD1602显示单元进行显示。系统软件流程如下图4所示。

图4可知当系统开始上电后，首先进行的是系统初始化操作，进行寄存器配置和参数设置。然后进行温度检测，将室内的温度和湿度进行采集计算，最后通过显示单元进行显示。

2.4温室度采集流程

温湿度采集流程， 是单片机通过给传感器写入采集指

令，传感器对当前温湿度进行采集，然后将数据回传给单片机，单片机计算得到相应的温度信息和湿度信息，流程如图5所示。

2.5仿真验证

完成硬件电路设计和程序编写后，借助proteus软件进行电路功能仿真，仿真电路包括晶振电路、复位电路、LCD1602显示电路和湿湿度检测电路。仿真图如图6所示。

图6中可知，当前温度为30.6摄氏度，湿度为32.3%RH。通过仿真验证了本设计的电路是正确的，可以实现对室内温度和湿度的检测和显示。

3结语

本設计利用数字型温湿度传感器和液晶显示器技术，实现了家居生活中温湿度装置的设计和实现。给出温湿度传感器内部结构和显示单元的电路设计，最后进行系统仿真。

参考文献

[1]刘斌，赵丹丹.基于单片机技术的温度控制系统设计及应用[J]，科学技术创新，2015（24）：122-122.

[2]陈永禄，张莉.基于单片机的温度控制系统设计与实现[J]，现代电子技术，2015（2）：73-76.

[3]彭芬，基于单片机的数字显示温度系统[J].电子制作，2014（6）：16-17.

[4]彭芬.基于单片机的数字显示温度系统[J].电子制作，2014（6）：16-17.