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青萍蓝牙闹钟图赏：闹钟、温湿度和小夜灯三合一

温湿度计是这两年比较火爆的一个小硬件，例如你在小米有品上搜索「温湿度计」能够看到很多款产品。最近极客之选体验的青萍蓝牙闹钟还是很特别的，它将闹钟、温湿度和小夜灯三个功能集成在了一起，下面我们就通过图赏的形式一起来了解一下吧。青萍蓝牙闹钟的设计非常简洁，它采用了哑光塑料外壳，LCD 屏幕显示日期、温湿度、闹铃等基础信息。因为字体比较大，所以看起来非常清晰。官方表示青萍蓝牙闹钟用了瑞士 Sensirion 传感器，温度测量精度正负 0.2℃，湿度测量精度正负 2%RH，可以灵敏感知温湿度变化。青萍蓝牙闹钟的软胶底座采用了 TPE（热塑性弹性体）材质，除了起到防滑的作用，实际上它还承担着按键的功能—;—;轻拍可以点亮小夜灯，长按 6 秒可以取消所有闹钟。青萍蓝牙闹钟介入了米家 app，小夜灯（屏幕灯光）的亮度、点亮时间可以在 app 内自行调节，也可以设置夜间模式自动调整。关于它的「本职工作」，青萍蓝牙闹钟支持设置 16 组闹钟，每组闹钟都可以单独设置贪睡功能。另外，通过通过手机 app 还能在 8 种铃声中进行调节，也可以对铃声的大小进行微调。青萍蓝牙闹钟通过两节五号电池供电，机身本身不支持充电。值得一提的是，青萍蓝牙闹钟还可以和米家设备进行联动，例如当温度较低时自动打开电暖器。青萍蓝牙闹钟目前在小米有品众筹中，售价为 59 元，除了本文出现的森林绿配色，还有琥珀白、海洋蓝两种配色。感兴趣的话大家可以关注一下众筹情况。

时间：2020-01-06 关键词：温湿度图赏三合一闹钟小夜灯青萍
利用ZigBee技术实现温湿度数据采集系统的设计

要进行分布式监测就要首先建立分布式网络，网络通信方式的选择是很重要的，根据系统中所传输数据的特点以及系统节点多，通信节点价格要低，并且不能布线的要求我们选择了一个很新的技术——ZigBee技术来作为我们无线网络的通信方式。在数据通信方面选择了性价比最好的通信方式。 1、ZigBee简介 ZigBee是一种无线连接技术的商业化命名，该无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用。 ZigBee标准基于802.15.4协议栈而建立，具备了强大的设备联网功能，它支持三种主要的自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构(Mesh) 和簇状结构(Cluster tree)，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。ZigBee是一种强调极低耗电、极低成本的短距离无线网络技术，传输速度为20 k～250 kbps，ZigBee采用DSSS技术。功耗更低，依ZigBee网站公布，以一般电池电力而言，ZigBee产品可使用数月至数年之久。它非常适用于那些需要一年甚至更长时间才需更换电池的设备。这一点非常适合抄表系统。 2、温室大棚分布式监测系统的工作原理及zigBee网络在系统中的工作架构温室大棚分布式监测系统的工作原理为：由网状分布的ZigBee节点通过温度传感器和湿度传感器采集数据然后将数据传送至主节点，由主节点再将汇总的数据通过PTR2000传送至上位机，上位机将数据存入ACCESS数据库表中，上位机的软件可以显示实时数据，历史数据，并对数据进行处理对管理者提出合理的建议，并分析历史数据做出智能化的管理。其中网状网络是基于ZigBee无线传感器网络的，其网络架构如图1所示。基于ZigBee无线网络平台的温室大棚分布式监测系统具有以下几个特点： (1)无须布设通信线路，各设备之间实现无线自动组网连接，即降低了系统安装成本。 (2)由于整个通信系统的各个模块具有高集成度，高可靠性和低功耗，低成本，体积小等优点，维护保养十分方便。 (3)卓越的物理性能，整个网络所使用的无线频率是国际通用的免费频段(2.4～2.48 GHz ISM)，传输的方式是抗干扰能力强的直序扩频方式(DSSS)。 (4)网络的自组织、自愈能力强，ZigBee的自组织功能：无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，组成结构化的网络。 3、基于CC2430芯片的网络节点设计 CC2430是ChipconAs公司最新推出的符合2.4 GIEEE802.15.4标准的射频收发器。利用此芯片开发的无线通信设备支持数据传输率高达250 kbps可以实现多点对多点的快速组网。 CC2430芯片只需少量外围部件配合就能实现信号的收发功能。

时间：2019-12-15 关键词： Zigbee 温湿度电源资讯
基于 AT89S52 的温湿度检测系统的设计

引言温度、湿度是工农业生产的主要环境参数.对其进行适时准确的测量具有重要意义。利用单片机对温、湿度控制。具有控温、湿精度高、功能强、体积小、价格低，简单灵活等优点，很好的满足了工艺要求。本文介绍了利用AT89S52单片机进行温度和湿度的检测及其控制的智能化方法。 l系统基本方案本系统采用AT89S52单片机作为控制核心.对采集到的湿度模拟电压信号通过ADC0809进行分析处理.实现A/D转换.以便数码管显示其湿度值。本设计可以手动设置温度/湿度的上、下限值，如只要有一样与设定的值不符合时，即温度/湿度过高或过低，则该系统会发出语音报警，同时继电器立即切断电源.实现系统的保护。 2硬件系统的组成 (1)主控模块：采用AT89S52单片机作为系统的控制器。Pl口控制数码管显示温度和湿度值。P2口与ADC0809连接.实现湿度模拟电压量转换为数字量便于单片机处理。键盘控制采用PO口.其中PO.O是温度的设置，PO.1是湿度的设置，PO.2/PO.3是分别对温度与湿度的上/下限值进行设置。P0.4是DS18820温度传感器的接线口.PO.6是ISD1420语音芯片的接线口。原理如图l： (2)显示模块：系统采用动态显示方式驱动6个数码管工作，其中4个数码管用来显示温度值，2个用来显示检测到的湿度值。用74LSl38的输入端来选择位码.单片机的P1口控制数码管的断码。如检测到的温度与湿度发生变化时，数码管即会发生相应的变化，起到实时显示功能，电路如图2。 (3)语音播报模块：采用语音芯片ISD1420，该芯片能够高质量地完成声音录制与还原，最大录音时间为20秒，具备分段录音功能.其工作电压在4.5V～5.5V范围，使用直接电平/边缘存储技术，省去了A/D、D/A转换。其内部集成了大容量的EEPROM，不再需要扩展存储器，便于与单片机连接。语音播报模块电路如图3。该电路的S3键为录音键，Sl、S2键为播放键，A0-A7为地址选择端，将ISDl420的A0一A7直接与单片机的P1口相连，就可以实现录音地址选择功能，再将播放键接于PO.6口以实现单片机控制的实时播放功能。电源VCCA、VCCD其内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线，但由于该芯片的干扰较小，因此两者可短接在一起。 (4)A/D转换模块：采用ADC0809转换芯片，用于实现模拟量向数字量的转换，由于模拟转换电路的种类很多，选择A/D转换器从速度，精度和价格方面考虑.其内部是8路模拟选通开关。以及相应的通道抵制锁存译码电路，转换时间是128μS左右，单电源供电。 (5)温度和湿度采集模块：温度传感器采用DALLAS半导体公司生产的智能温度传感器DSl8B20，采集的数据可直接送入微处理器而无需A/D转换.能直接读出被测温度。它仅需要l条接口线即可实现与微处理器的双向通信;只需要外接1个4.7k的上拉电阻。无需其它外部器件。本系统对Dsl8B20采用数据线供电，温度测量范围为-50℃～125℃。通过编程可实现9～12位的数字值读数方式，测量精度为士0.5，用户可自行设定非易失性报警上下限。由于采用单总线方式，可在该控制总线上挂接多个DSl8B20进行不同部位的温度检测。湿度传感器采用HSM一20G，其原理是每变化0.03V湿度所增加的值为l%，其输出的电压值需经过ADC0809转换为数字量，以便单片机处理从而让数码管显示湿度值。其工作电压范围为直流电压5.0±0.2V，测试精度为土5%RH.工作电流(最大值)为2mA，储存环境湿度范围为0至99%RH，工作环境湿度范围为lO至90%(瞬间可达100%RH)，工作环境为0℃～50℃。 (6)继电器控制电路：电磁式继电器具有结构简单、工作可靠、坚固耐用、价格便宜等优点.应用极其广泛，它是最为典型和常用的继电器。本电路采用常闭继电器由单片机控制，当温度或湿度异常时，继电器开始工作且开关切断电源，小灯熄灭，从而起到保护系统的作用。其电路如图4。 3系统的软件设计本系统的软件设计采用了汇编语言编程，只需对温度/湿度进行相应的采集处理后，即可让数码管实时显示当前的温度与湿度值。湿度采集的输出电压需要经过ADC0809进行转换为数字量才可让单片机处理。而语音播报只需接上单片机的I/O口，并对其接口线进行编程方可完成。总程序流程如图5。 4结束语该检测系统以单片机AT89S52为核心实现对温度、湿度的检测及其控制，运行可靠，操作简单，精度高，响应速度快。同时，通过LED数码管直观的显示通过控制系统后的温、湿度值.当出现异常现时，通过报警装置发出警告，及时得到处理.从而满足现场需要，具有广泛的应用前景。

时间：2019-07-16 关键词：检测系统温湿度 at89s52
基于有源RFID的极低功耗温湿度传感标签的设计

摘要：提出了可以显著降低功耗的有源RFID标签工作流程，设计出一种极低功耗的温湿度传感标签。该标签采用微控制器PIC24F16KA102为核心，以温湿度传感器SHT21S和射频收发芯片nRF24L01为外围器件，完成温湿度及电池电量信息的检测和发送。该有源标签在开阔场地的有效阅读距离可以达到80 m左右，标签连续工作时的电池寿命为9年以上，具有体积小、寿命长等优点，可广泛应用于生产车间的温湿度监测、冷链物流、医疗系统、仓储物资管理等方面。关键词：有源RFID；极低功耗；温湿度；PIC24F16KA102；nRF24L01；标签　射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)是通过射频信号对某个目标的ID进行自动识别得到对象信息，并获取相关数据的技术。不同于传统的磁卡和IC卡，RFID技术解决了无源和免接触两大问题，同时它可实现运动目标和多目标识别，能够广泛应用于各类场合。其突出优点是环境适应性强、能够穿透非金属材质、数据存储量大、抗干扰能力强。根据供电方式的不同，可以将RFID分为两类：无源RFID和有源RFID。无源RFID工作时，标签通过读写器的电磁场获得能量，标签本身不需要电池。有源RFID则恰恰相反，需要提供全部器件工作所需的电源[1]，电子标签需要自备电池。与无源标签相比，有源RFID温湿度标签有着对阅读器的发射功率要求低、有效阅读距离远的优点，因此在冷链物流、医疗系统、仓储物资管理、疫苗生产物流、卫生防疫系统、科研机构等方面有着十分广泛的应用。但有源RFID温湿度传感标签对使用寿命、可靠性、体积等方面有较高的要求。因此，设计一个寿命长、可靠性高、体积小的有源RFID温湿度传感标签在国民生活中有着十分重要的意义。本文主要解决了有源标签设计的低功耗问题。1 有源RFID系统组成及工作原理　有源RFID系统由有源标签、阅读器和应用系统三部分组成，如图1所示。有源标签具有唯一的身份识别码(即ID)，一些有源标签内部还集成了传感器，用于对特定物理量的测量。在阅读器的有效工作范围内，电子标签主动地将自己的ID和所测得的物理量以电磁波的形式发送给阅读器，阅读器将相关信息存储在自己的存储设备中，存储在阅读器中的数据可以通过以太网口、RS-232、USB等通信接口传送给应用系统，以便对数据进行进一步处理[2]。2 有源温湿度传感标签的结构2.1 结构　本文所设计的有源温湿度传感标签的结构框图如图2所示。有源标签的核心是一个微控制器（MCU），射频模块通过天线进行射频信号的收/发；EEPROM存储标签的身份识别码以及物品的属性等信息；温度检测和湿度检测分别用来检测标签所处环境的温度和湿度，为简化设计，可以使用集温湿度检测于一体的芯片；电量检测模块通过检测电池的电压，并根据电池电量和电压的对照关系，间接地检测出电池的剩余电量；电池为各个模块的正常工作提供电源。2.2 总体电路2.2.1 主控模块　主控模块采用Microchip公司型号为PIC24F16KA102的16 bit超低功耗单片机。该系列的MCU采用nanoWatt XLP(eXtreme Low Power)极低功耗技术，其典型休眠电流可以低至20 nA，实时时钟电流低至490 nA，看门狗定时器电流低至370 nA[3]。MCU可连续运行20年以上而无需更换电池，成为业界8 bit和16 bit MCU中低功耗性能最突出的MCU。该单片机具有SPI、I2C、UART、9个模拟输入通道、3个16 bit定时器/计数器、3个外部中断[3]，完全可以满足有源标签的需求。MCU与标签通过SPI接口进行串行通信，如图3所示。图3中的J1是PIC 24F16KA102单片机用于下载和调试程序所用的ICSP接口。2.2.2 射频收发模块　nRF24L01是一款工作在2.4 GHz~2.5 GHz世界通用ISM 频段的单片无线收发器芯片。nRF24L01主要由调制/解调器、CRC编码/解码器、GFSK滤波器、中频带通滤波器、功率放大器、低噪声放大器(LNA)、先进先出缓冲器(FIFO)组成[4]。通过SPI接口与MCU进行通信，其电路图如图4所示。nRF24LOT射频收发芯片有以下优点：　(1)具有125个可选工作频道，可用于跳频工作方式，能够有效地降低周围环境的干扰。　(2)采用QFN20封装面积仅为4 mm×4 mm，占用较小的PCB面积。　(3)低功耗。当工作在发射模式下发射功率为-6 dBm时，电流消耗为9.0 mA，接收模式时为12.3 mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低。　(4)具有自动应答和自动重发功能。 (5)较高的数据传输速率。处于ShockBurstTM模式时为1 Mb/s，处于增强型ShockBurstTM模式时为2 Mb/s。2.2.3 温湿度检测模块　SHT21S[5]是瑞士Sensirion公司的温湿度传感器，体积小、功耗低、稳定性好。该温湿度传感器在25℃时的温度测量精度为±0.3℃，温度响应时间为5 s~30 s(τ63%)；湿度测量精度为±2.0% RH，湿度响应时间为8 s(τ63%)。该芯片通过SDM接口与MCU进行通信。温湿度的测量通过SCL(3脚)来选择，当SCL输入高电平时进行湿度的测量；SCL为低电平时进行温度的测量。也可以在SDA引脚外接一个低通RC滤波器将SDM信号转换为模拟电压输出。温湿度检测模块如图5所示。2.2.4 EEPROM　PIC24F16KA102单片机内部有512 B的EEPROM。因此本设计采用单片机内部的EEPROM，以避免外接EEPROM，降低外接EEPROM带来的功耗(一般在mA级)，以及节省器件，减少电路板的面积，降低成本。2.2.5 电量检测　电量检测采用MCU内部的高低电压检测HLVD(High/Low-Voltage Detect)功能，通过编程可以设定产生该中断的电压值，这样既解决了使用A/D检测电压没有内部参考源的问题，又在一定程度上降低了功耗。3 软件设计3.1 发送数据包的格式　发送数据包的格式如图6所示。前导码用来进行同步，仅在发送模式下使用；标志位用来进行包识别，9 bit中仅仅用到其中的2 bit，剩余的7 bit保留；数据是要传送/接收的1 B~32 B宽度的物品识别信息，对于本设计，指的是要检测的温湿度以及电池的剩余电量信息；CRC校验选择生成多项式为X16+X12+X5+X1的16 bit CRC校验。3.2 标签工作流程　为达到超低功耗的目的，标签有两种工作流程：(1)正常的工作流程，检测出所需的物理量并打包发送，时间间隔是10 s(在程序中可自行设定)一次，每发送完一次即进入深度睡眠模式，达到10 s后通过定时器唤醒，唤醒后程序从复位向量处重新执行；(2)进入深度休眠状态，通过外部中断0(即INT0，外接nRF24L01的中断请求IRQ)进行唤醒，唤醒后重新从复位向量处执行。标签主程序流程图如图7所示。4 系统测试4.1 功耗测试与估算　首先要通过PIC单片机的集成开发环境MPLAB IDE V8.46的软件仿真器测定单片机在初始化、温湿度检测等工作过程分别所需要的时间；其次，用示波器测试nRF24L01在各个工作过程所持续的时间和所消耗的电流；然后将以上测定的数据，输入Microchip公司的极低功耗电池寿命估算软件(Microchip XLP Battery Life Estimator)中，如图8所示。标签寿命的计算是基于平均电流的，即标签的理论寿命等于电池的容量(mAh)除以标签消耗的平均电流(mA)。平均电流的定义如下：　需要注意的是，实际寿命的计算要考虑标签所用电池的自放电率(本设计的软件给出的估算时间已经考虑了所选电池本身的自放电率)。估算中采用225 mAh的LiMnO2电池，计算得到的电池寿命是2年263天19小时，实际采用的电池是750 mAh的锰锂电池，通过换算得到使用750 mAh的锰锂电池的标签寿命约是9.08年。如果考虑到电池的实际自放电率(比本软件中给出的稍大些)，实际电池寿命会短一些。本计算得到的寿命是让标签处在日夜不停的连续工作状态(即每隔10 s检测出温湿度和电池电压然后进行发送)的寿命，即考虑的是最坏的可能。实际的标签可能只在一天的某个时间段内工作，不工作时即进入深度休眠状态，处理器消耗的功率只在nA级。4.2 整机测试　调试时使用MCU的串口通信方式将收到的标签ID、温湿度及电池电量信息实时显示在上位机软件中，当发送端每10 s发送一次ID和相关数据时，接收标签能够按照既定的时间间隔正确地接收数据并实时显示在上位机软件中。经与标准仪器对比，所测温湿度数据的精度可满足要求。当软件中设定发射功率为0 dBm时，在开阔的试验场地测试测得通信距离为80 m左右；在封闭楼道内测试的通信距离在30 m~40 m。　有源电子标签对低功耗性能指标要求极高，因为即使是1 ?滋A的静态电流在很长时间内也会消耗较多的电量，所以在硬件选型上应该特别注意这一点。如果需要设计一个低功耗性能突出的系统，在软硬件方面都需要认真考虑，硬件的低功耗性能至关重要，软件的低功耗措施也必不可少，尤其是需要长时间工作的系统，利用器件的休眠或待机状态能极大地降低系统的功耗。该有源温湿度传感标签已经用在某公司生产车间的温湿度监测系统中，并取得了很好的低功耗效果。参考文献[1] 马英炳.有源RFID技术应用及发展前景研究[J].大众科技，2008(12).[2] 郑贤忠，曹小华.有源RFID系统中电子标签的设计[J].港口装卸，2008(2).[3] Microchip Technology Inc. PIC24F16KA102 datasheet[EB/OL]. http： //ww1. microchip. com/downloads/en/DeviceDoc/PIC24F16KA102_Family_datasheet_39927b. pdf. 2009-04-14.[4] Nordic Semiconductor. nRF24L01 datasheet[EB/OL]. 2007. http： //www. nordicsemi. com/files/Product/data_sheet/nRF24L01_ Product_Specification_v2_0. pdf. 2010-07-04.[5] Sensirion Inc. SHT21S datasheet[EB/OL]. 2009. http：//www. sensirion. com/en/pdf/product_information/Datasheet_SHT21S_ SDM. pdf. 2010-07-04.

时间：2019-04-04 关键词：标签功耗嵌入式开发温湿度极低
基于ARM926EJ－S的温湿度无线监控系统的设计

安徽理工大学电气与信息工程学院吴柳苏文芳引言监控系统是为了满足正常工厂生产或日常生活中对人、设备或相关区域进行监督、控制的系统，是各种重要的场所如银行、工厂生产区等为了正常运营所必需的系统。工厂生产中，生产或其他厂区有很多分布广泛的现场数据信息需要采集并传送到监测站中进行统一监控及管理。现在对于如何建立实时性强、覆盖面广、灵活性好的远程数据采集监控系统，用来满足相关场所的正常运行，变为一个重要的问题。无线监控系统在操作员不在时能够知道现场情况，检测数据是否异常并报警。系统整体构架本系统利用3G网络进行数据通信。总体上是各个温度采集模块（温度传感器）将数据通过RS485传到ARM9中，ARM9通过3G通信模块（MC8630）能发送温度数据或者报警等信息到管理员的手机上。系统的总体架构如图1所示。图1 系统总体架构图系统硬件开发平台本文的硬件系统包括嵌入式微处理器、键盘、LCD显示模块、RS485串口、A/D转换模块、温湿度传感器，3G模块等。整个远程终端主要有温湿度传感器模块（HG04-LTM8690）、以ARM926EJ-S为处理器的开发板、320×240点阵LCD显示屏、3G通信模块（MC8630）、电源等几部分组成。图2即为本系统的硬件平台框架图。图2 系统的硬件平台框架图硬件模块ARM9处理器ARM926EJ-S处理器具有一个采用Jazelle技术的增强型32位RISC CPU、灵活的指令和高速数据缓存、紧密耦合内存(TCM)接口和内存管理单元(MMU)。它还提供单独指令和数据AMBA AHB接口，适合基于多层AHB的系统。ARM926EJ-S处理器可执行ARMv5TEJ指令集，其中包括功能得到增强的16×32位乘法器，可进行单周期MAC运算、16位定点DSP指令、可增强多个信号处理应用程序的性能并支持Thumb技术。可通过ARM处理器代工厂计划和DesignStar计划获得实现硬件的ARM926EJ处理器。温湿度测量模块HG04-LTM8690是一种无线温湿度测量模块,可测量最多16个温度点和一个温湿度点。它采用电池供电，定时采集,利用无线通讯技术将数据传回监控中心。它采用密封盒设计,防护等级达到IP68级别,可有效防尘、防水及防止腐蚀性气体侵入，现场安装方便。液晶显示模块本系统选用JRD320240B液晶显示模块来显示相关的数据或其他信息。JRD32O24OB的工作电压为3.3V，液晶的对比度可以通过编程来调节。液晶显示控制器的主要工作是将ARM9存储器的缓冲区中的数据传送到外部液晶显示驱动器，并产生液晶显示控制信号。JRD320240B的内部控制器RA8835可以很方便地完成对液晶显示器的控制。按键模块按键输入是最常用的嵌入式输入设备，按键的结构通常有两种形式：线性式和矩阵式。线性键盘是由一些单独的按键组成，每个按键单独与微处理器的一个I/O口相连接，是一对一的关系。这样，线性键盘就只适用于按键少的场合。而矩阵按键是按照i行j列排列的，每个按键占据行列的一个交点，需要的I/O口数目是i+j。由于本系统需要用到的按键不多，所以采用了线性式按键。3G通讯模块MC8630是一款基于CDMA2000 1X/EVDO Rev.A版本的3G通信模块，适合于中国电信的3G移动服务，下行通信速度为3.1Mbps，上行通信速度为1.8Mbps。由于其具有语音、短信和高速数据业务等功能，可以广泛应用于高速实时数据传输。下位机设计下位机的设计主要完成的是数据的采集、发送，整个温度采集系统的人机界面设计以及和上位机的通信等功能。主要分为几个部分：人机界面设计部分（液晶显示的设计和键盘控制的设计），数据的采集，与上位机的通信、接收与发送。图3 下位机软件流程图数据采集的设计与串口传输对无线温度监控系统数据采集的设计和实现可分为人机界面的设计、数据采集的通信协议的制定、数据采集和数据采集的串口实现等几个部分。系统采集的现场数据通过串口发送到ARM9。数据的显示及对系统的操作，需要用到人机交互界面。人机交互界面主要包括图形图像界面和键盘操作界面两部分。键盘输入部分主要用于实现对图形图像界面及系统终端的输入控制。本系统有2个符合16C550工业标准的异步串行口UART0和UART1，即有两个异步串行I/O端口。UARTO和UART1的发送器和接收器包含16个字节的FIFO数据缓冲区和移位寄存器，内置波特率发生器。对将要被发送的数据，首先得把它写入FIFO数据缓冲区，并复制到发送移位寄存器，然后将它从数据输出端口进行移位输出即可。将要被接收的数据是从数据接收端口移位输入到移位寄存器，然后复制到FIFO中。图4 串口通信相关程序流程图（a）图4 串口通信相关程序流程图(b)从现场采集的数据，如何根据串口通信协议处理收到的上位机的数据、如何给上位机发送数据，这些在很多嵌入式系统中都包含的UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter通用异步收发器)通信，UART单元提供了两个独立的异步串行I/O端口，支持的最高波特率为115.2kbps。UART模块包含波特率发生器、发送器、接收器和控制单元。波特率发生器以MCLK(主时钟)作为时钟源。本系统每隔500毫秒就查询一次有没有需要传送的数据到上位机或从上位机发送的命令。如果检测到现场温度低于18℃或者高于35℃，系统就会向用户发送相应的报警信息，用户也可以在任何时候发送命令询问现场的温度和湿度。结束语本文以ARM926EJ-S为微处理器，介绍了无线温湿度监控系统相关硬件，下位机人机界面软件的设计思想，及数据的采集、发送以及和上位机的通信，系统的功能等。无线远程监控系统如果要代替有线监控系统还需一段时间，它们会向智能化、小型化、简便化方向发展，能对远程终端进行各种各样的控制，能够实现真正意义上的远程无线监控。同时论文还存在很大的发展空间，随着嵌入式ARM微处理器的发展，以后会有更高性能的嵌入式微处理器，可以同时采集更多的数据，处理并发送到上位机；或采用触摸显示屏代替液晶显示屏进行数据的输入与显示，可以更加直观与方便地进行操作等，因此课题可以继续做深入研究。

时间：2019-01-17 关键词：监控系统嵌入式处理器温湿度 arm926ej
借可穿戴市场温湿度传感器多领域全面开花

可穿戴市场在苹果“iwatch”的传闻中酝酿，发展，而直到最近苹果智能手表“Apple Watch”的公开亮相，才使得可穿戴市场真正走出概念阶段。可以说，“Apple Watch”为可穿戴产品树立了一个新的典范。不过，在“高大上”的“Apple Watch”的示范效应下，智能穿戴拨动了很多公司的神经，其他的可穿戴厂商要如何寻求产品的差异化，从而跟上这波可穿戴市场爆发的商机呢?“其实，可穿戴产品差异化的重点在于传感器，而传感器被称为是可穿戴产品的灵魂，一款高性价比，低功耗，小尺寸的传感器能够为可穿戴产品提供差异化的竞争优势，例如青岛潍坊歌尔的智能手环就采用了世强提供的Silicon Labs的单芯片相对湿度和温度传感器，客户的反应非常好。”世强产品经理吕骏奇表示。相对温湿度传感器在多领域应用全面开花虽然几年前智能手机等移动设备的兴起并没有带动相对温湿度传感器的普及，不过，在可穿戴产品及物联网(IOT)的带动下，相对温湿度传感器必将迎来新一轮市场行情。如下图1所示为世强代理的Silicon Labs的单芯片相对湿度和温度传感器应用领域。图1. Si701x/2x相对温湿度传感器应用领域Si701x/2x相对温湿度传感器可为家居自动化、HVAC、制冷、医疗照护、远程监控、汽车和工业设备等提供精确相对湿度(RH)感应。当与世强代理的Silicon Labs广受欢迎的节能型微控制器和无线IC产品相结合时，Si701x/2x系列产品能够为连接到物联网的各种可连接设备进行测量、控制和报告环境状况，提供最佳的解决方案。随着生活水平的提高，家居智能化的需求逐步显现，例如将温湿度传感器用于家庭的温度、湿度数据采集系统中，就可以方便、及时的获取室内、外的温度、湿度等数据(也可和其他传感器集成扩展数据采集应用范围)。“配合Silicon Labs最节能的EFM32 MCU及多种传感器组合(包括紫外光、相对温湿度、手势感应)，世强能够为客户提供智能家居应用的总控制开关Demo，客户也可以根据自己的需求定制不同的功能。” 吕骏奇表示。有数据统计表明，与欧美相比中国的食品运输缺乏监控措施，采用温湿度传感器对运输中的食品进行监控可以有效帮助降低食品运输中的损失。此外，环境问题逐渐受到政府和普通民众的普遍关注，而工业生产和精密制造也更关心周边环境变化对产品的影响，使得相对温湿度传感器在工业、医疗、物流、气象等领域得到广泛应用。挑战传统方案，单芯片解决方案全面胜出“我们的客户北京海林(国内最大的温控器生产商)就采用了Silicon Labs的相对温湿度传感器在他们的高端温控器上，天津九安也将我们的温湿度传感器用在婴儿床监护中。这主要是由于Si701x/2x相比普通的分立方案，其精度的一致性更好，产品的性价比更高。” 吕骏奇指出。Si701x/2x传感器系列产品是传统RH感应方法的最佳替代选择，这些传统方法通常采用分立电阻或电容式RH感应原理以及模拟电路去进行温度补偿和信号调节，往往需要较多物料和PCB面积，客户还必须在PCB装配过程中进行RH/温度校准，这就容易降低了温度的一致性。此外，传统的分立式解决方案也与表面贴装技术(SMT)生产不兼容。而Silicon Labs获专利的混合信号技术可在单一IC上集成传感元器件、信号调整电路、模数转换器(ADC)、非易失性存储器和I2C接口，并且可完全用标准的CMOS工艺制造。相较于分立方法，单芯片解决方案仅需要微不足道的BOM成本。并且，Si701x/2x系列产品还与SMT生产兼容。单芯片IC设计提供了更高的易用性，同时降低了制造成本和复杂度。“Si701x/2x系列产品还是工厂完全校准的，其在精度方面和校准方面都有非常好的表现，不用我们再去校准，Si701x/2x在0-80% RH内具有±3% RH的最大精确度，而在 -10℃至+85℃内具有±0.4℃的最大温度精确度。”吕骏奇特别指出。Si701x/2x关键特性：高精度、低功耗、带保护膜由于Silicon Labs的RH感应精度在业内名列前茅，Si701x/2x系列产品非常适合于大多数对RH和温度感应有非常严格精度需求的应用。相对于竞争对手的同类RH/温度传感器，如下图2所示，Si701x/2x传感器在更宽湿度范围(0-80% RH)内具有±3% RH的最大精确度。相对于同类产品，该传感器也在更宽温度范围(-10℃至+85℃)内具有±0.4℃的最大温度精确度。图2. Si701x/2x与竞争产品的RH精度和范围比较除了在RH精度和范围方面具有极大的竞争优势外，Si701x/2x传感器还在一体化的RH/温度传感器市场具有最低功耗。它支持3.3 V电源电压和8位分辨率，当每秒一次采样率时平均片上功耗为2.2μW，与同类产品功耗相比最大低至6倍。如此高能效使得Si701x/2x系列产品成为功耗敏感型应用的最佳选择，并且有助于延长电池寿命。图3. Si701x/2x与竞争产品的比较RH长期偏移也是相对温湿度传感器一个重要指标，Si701x/2x系列产品具有最低的长期RH漂移，每年小于0.25% RH，这确保最佳的长期RH精确度。Si701x/2x系列产品还是业内唯一支持双温区测量的一体化RH/温度传感器产品，代表了最先进的RH感应发展水平。新型Si7013器件支持具有可编程线性度的第二区温度感应，从而消除了通常系统所需的额外模拟数字转换器(ADC)和补偿软件。这种需要第二区温度感应的应用(例如恒温器)现在能够使用Si7013有效的测量外部热敏电阻的模拟电压。“另外，特别值得一提的是Si701x/2x有非常独特可选的保护膜，这个保护膜相对竞争对手来说，在生产方面有非常好的表现。贴上保护膜的Si701x/2x可以在通过自动化的生产设备时不用做额外的处理，这样非常有利于我们的生产，而我们竞争对手很多是不能做到这一点的。” 吕骏奇特别指出。一体化的CMOS设计提供最高的长期可靠性，并且一个可选的过滤器外盖可以防止沾污，提供额外保护。在工厂安装的外盖是一层覆盖在IC顶部的特氟龙涂层，不仅在PCB装配过程中保护传感器，而且也遍及整个产品生命周期，在产品运行过程中屏蔽来自传感器元件之外的灰尘、污垢和清洗药剂。高性价比传感器搭配节能MCU及无线IC，世强提供免费Demo新型Si701x/2x系列产品有效结合了超低功耗、易用、小尺寸、精确度、可靠性以及标准加工流程兼容性。此外，特别值得一提的还有Si701x/2x所具有的超高的性价比优势，相比最早进入这一领域的某瑞士公司的产品，加了保护膜的Si701x/2x在成本上比其不加保护膜的产品还要低10%，这也是目前世强的很多客户采用Si701x/2x加以替换的最主要的原因之一。(Si701x/2x与该公司产品是pin-to-pin兼容的。)“未来的传感器市场尤其是在消费电子及物联网等领域拥有广阔前景。当然在具体应用中，也面临一些需要解决的问题。物联网方面，客户希望一块纽扣电池可以为传感器供电达6年之久甚至不用更换电池，另外多种传感器的组网和无线传输方式也是一个问题。” 吕骏奇指出。为了满足物联网对无线感应应用的需求，世强将Si701x/2x传感器以及其他传感器(紫外线指数传感器、手势感应传感器)产品与Silicon Labs的节能型MCU有效结合，为客户提供相应的评估板，并且这些评估板都是免费提供给客户进行评估的。例如下图4所示的智能家居传感模块。图4. 世强提供的智能家居传感模块本文小结可穿戴市场即将爆发，本土厂商如何在激烈的市场竞争中实现弯道超车?同时，物联网的快速发展对应用于感应端的无线传感器节点也提出了更高要求。我们需要更高集成度、小尺寸封装和低功耗的传感解决方案，世强代理的Silicon Labs的Si701x/2x满足了这些要求，并且，和竞争相对温湿度传感器相比，Si701x/2x还具备超高性价比、高精度(单芯片解决方案还确保了精度的一致性)、带保护膜的特性，这些特性使得其成为消费电子、智能家居、远程监控、汽车电子、工业设备和健保等应用的绝佳传感器选择。

时间：2019-01-04 关键词：传感器电源技术解析温湿度可穿戴市场
基于 AT89S52 的温湿度检测系统的设计

　　引言　　温度、湿度是工农业生产的主要环境参数．对其进行适时准确的测量具有重要意义。利用单片机对温、湿度控制。具有控温、湿精度高、功能强、体积小、价格低，简单灵活等优点，很好的满足了工艺要求。本文介绍了利用AT89S52单片机进行温度和湿度的检测及其控制的智能化方法。　　l系统基本方案　　本系统采用AT89S52单片机作为控制核心．对采集到的湿度模拟电压信号通过ADC0809进行分析处理．实现A／D转换．以便数码管显示其湿度值。本设计可以手动设置温度／湿度的上、下限值，如只要有一样与设定的值不符合时，即温度／湿度过高或过低，则该系统会发出语音报警，同时继电器立即切断电源．实现系统的保护。　　2硬件系统的组成　　(1)主控模块：采用AT89S52单片机作为系统的控制器。Pl口控制数码管显示温度和湿度值。P2口与ADC0809连接．实现湿度模拟电压量转换为数字量便于单片机处理。键盘控制采用PO口．其中PO．O是温度的设置，PO．1是湿度的设置，PO．2／PO．3是分别对温度与湿度的上／下限值进行设置。P0．4是DS18820温度传感器的接线口．PO．6是ISD1420语音芯片的接线口。原理如图l：　　(2)显示模块：系统采用动态显示方式驱动6个数码管工作，其中4个数码管用来显示温度值，2个用来显示检测到的湿度值。用74LSl38的输入端来选择位码．单片机的P1口控制数码管的断码。如检测到的温度与湿度发生变化时，数码管即会发生相应的变化，起到实时显示功能，电路如图2。　　(3)语音播报模块：采用语音芯片ISD1420，该芯片能够高质量地完成声音录制与还原，最大录音时间为20秒，具备分段录音功能．其工作电压在4．5V～5．5V范围，使用直接电平／边缘存储技术，省去了A／D、D／A转换。其内部集成了大容量的EEPROM，不再需要扩展存储器，便于与单片机连接。语音播报模块电路如图3。　　该电路的S3键为录音键，Sl、S2键为播放键，A0-A7为地址选择端，将ISDl420的A0一A7直接与单片机的P1口相连，就可以实现录音地址选择功能，再将播放键接于PO．6口以实现单片机控制的实时播放功能。电源VCCA、VCCD其内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线，但由于该芯片的干扰较小，因此两者可短接在一起。　　(4)A／D转换模块：采用ADC0809转换芯片，用于实现模拟量向数字量的转换，由于模拟转换电路的种类很多，选择A／D转换器从速度，精度和价格方面考虑．其内部是8路模拟选通开关。以及相应的通道抵制锁存译码电路，转换时间是128μS左右，单电源供电。　　(5)温度和湿度采集模块：温度传感器采用DALLAS半导体公司生产的智能温度传感器DSl8B20，采集的数据可直接送入微处理器而无需A／D转换．能直接读出被测温度。它仅需要l条接口线即可实现与微处理器的双向通信；只需要外接1个4．7k的上拉电阻。无需其它外部器件。本系统对Dsl8B20采用数据线供电，温度测量范围为-50℃～125℃。通过编程可实现9～12位的数字值读数方式，测量精度为士0．5，用户可自行设定非易失性报警上下限。由于采用单总线方式，可在该控制总线上挂接多个DSl8B20进行不同部位的温度检测。湿度传感器采用HSM一20G，其原理是每变化0．03V湿度所增加的值为l％，其输出的电压值需经过ADC0809转换为数字量，以便单片机处理从而让数码管显示湿度值。其工作电压范围为直流电压5．0±0．2V，测试精度为土5％RH．工作电流(最大值)为2mA，储存环境湿度范围为0至99％RH，工作环境湿度范围为lO至90％(瞬间可达100％RH)，工作环境为0℃～50℃。　　(6)继电器控制电路：电磁式继电器具有结构简单、工作可靠、坚固耐用、价格便宜等优点．应用极其广泛，它是最为典型和常用的继电器。本电路采用常闭继电器由单片机控制，当温度或湿度异常时，继电器开始工作且开关切断电源，小灯熄灭，从而起到保护系统的作用。其电路如图4。　　3系统的软件设计　　本系统的软件设计采用了汇编语言编程，只需对温度／湿度进行相应的采集处理后，即可让数码管实时显示当前的温度与湿度值。湿度采集的输出电压需要经过ADC0809进行转换为数字量才可让单片机处理。而语音播报只需接上单片机的I／O口，并对其接口线进行编程方可完成。总程序流程如图5。　　4结束语　　该检测系统以单片机AT89S52为核心实现对温度、湿度的检测及其控制，运行可靠，操作简单，精度高，响应速度快。同时，通过LED数码管直观的显示通过控制系统后的温、湿度值．当出现异常现时，通过报警装置发出警告，及时得到处理．从而满足现场需要，具有广泛的应用前景。

时间：2018-11-16 关键词：检测系统温湿度 at89s52
如何正确的选购温湿度测量仪表？

正确选购温湿度测量仪表：由于采用不同的温湿度测量原理，温湿度仪表多种多样，在选用时要考虑用户的实际应用环境和要求，如量程、输出和显示、安装方式、采样方式、气体种类、材料和结构、控制监测要求、环境危险性等。此外，还要重视性价比和维护工作量等因素： 1.性价比：选用温湿度仪表时，不能仅考虑价格低就好，应该综合价格和性能来选择。这包括价格、寿命、维护、校验成本。 2.校验：校验的方法和是否容易作要考虑，即使你并不需要高精度的结果。对于在现场和原地校验方便的仪器会节省您工作量。3.坚固耐用：湿度计的传感器和外壳要考虑到能否经受冷凝、干燥、极限温度、灰尘、化学、或其它污染。 4.质量可靠性、平均寿命：质量不好判断时，可以从总体印象出发，考察质量鉴定和出厂标准，考察生产厂家的历史、信誉、市场占有和应用情况，名牌产品比一般产品要好，专业厂家的产品比一边厂家的要好，咨询其它用户也是一个很好的方法。 5.适应性：使用情况不是单一一种时，要考虑仪表的适应性。 6.更换性：一般希望湿度计能互换使用或其它的探头来配合你的主机。 7.维护：考察湿度计的定期清洗、更新、更换的时间要求。 8.备用性：备品备件对于大多数的用户都是不可缺少的，考察供应商是否可以方便准时的提供所需的备品备件。 9. 售后服务：有否保证书，维修和服务协议。选择了恰当合适的温湿度测量仪表，会提供您的工作效率，减轻工作量，给您和您的生产都带来益处。

时间：2018-11-15 关键词：温湿度测量仪表
温湿度记录仪的广泛应用

吸湿物质的平衡相对湿度起到了决定性作用。由于食品储运过程时间并不是一个短期问题，但食品保存中的相对平衡湿度又是保证食品安全的一项重要指标，相对平衡湿度直接影响菌落的生长。而食物保存周期也与温度、平衡相对湿度有关，平衡相对湿度值为81%RH的蛋糕，其保质期为27℃时14天、21℃时24天，如果平衡相对湿度提高到85%RH，这些指标将降低为27℃时8天、21℃时12天。这个定义很清楚，为了成功地储存和保持这些产品，环境气候的控制及包装必须仔细指明。平衡相对湿度定义为物质与空气中水不进行交换情况下，由周围空气获取的湿度值。同时，很多食品的保存在过于干燥情况下，其口感都会有些变坏。针对这种情况，要求实时记录温湿度变化，保证食品安全进入消费者口中。　　建材实验：在建材尤其是混凝土干燥过程中，我们应注意其干燥趋势，这是评价产品的指标之一，也为建筑施工方提供了可靠的数据。应用温湿度记录仪可以将此数据记录并提供给建材研究方，将为施工提供有益的帮助。尤其是在军事建筑中，时间就是生命，准确把握混凝土干燥时间为先发致敌，为有效地将有生力量提供到战场上提供了保证。　　当长途运输或者海运冷冻冷藏食品时，如何在接收时证明货物一直处于规定的温湿度条件是件非常重要的事。解决争议的做法就是在发货的时候放入货舱中一个记录仪，并启动它，温湿度记录仪有一个精密的内部时钟，忠实地记录指定时间间隔的温湿度数据，在取出时可以容易地利用电脑察看图形文件及报警值，判断是否超过容许值,什么时候及持续时间都能轻松获得，承运方是否有责任也会立即知晓。目前上海著名外资企业哈根达斯和杭州肯德基食品有限公司，通过使用我们的产品找到了科学管理冷藏运输的有力办法。　　农业及畜牧业的应用：农业及畜牧业生产，尤其一些经济作物的生产，在其幼苗期要详细记录温湿度值。而在农业应用中，由于恶劣环境——肥料、粪便等造成的酸碱性环境使湿度产品漂移超出其他环境，这样就要求湿敏电容漂移较小、整机校准方便。　　博物馆文物、档案管理：这是温湿度产品应用的另一个大的领域，而记录仪在其中又是很有特色的产品。档案的纸张在温湿度适宜的条件可以多存放一些时间，而一旦温湿度条件遭到破坏纸张将要变脆，重要资料也将随之荡然无存，对档案馆进行温湿度记录是必要的，可以预防恶性事故的发生。使用温湿度记录仪将使温湿度记录的工作得以简化，也将节约文物保管的成本，使这一工作得以科学化，不受到过多的人为因素的干扰。同时由于采用NTC这样的微小探头，保证了对艺术品的最小破坏的前提下，文物，包括其色彩、形状不受损毁。　　温湿度记录仪对农业及气象分析具有很突出的意义。　　建筑验收：主要体现在智能楼宇的验收。由于建筑行业的验收项目多，除暖通空调指标外，其他诸如射线强度、甲醛浓度等建筑部要求符合人体健康指标也要监测，这些指标是直接关系到人体健康的。如果在这些指标不明了的情况下，测试人员贸然进入这些场所并长期在其间进行记录，是对测试人员的人身健康的不负责任，而应用记录仪就会保证在取得可靠数据的同时对测试人员的人身安全进行最大保护。　　按照《医院洁净手术部建筑技术规范征求意见稿》的要求手术室的温湿度必须控制在一定的范围内：即温度在22…25℃；相对湿度45%RH…60%RH。适宜的环境温湿度对操作者和病人都是非常重要的。当室温超过28℃，湿度大于70%RH时，易有闷热、出汗、烦燥、疲劳等反应，容易影响安定的情绪和敏捷的思维，使操作者的技术水平不能得到很好的发挥。同时病人也会出现心率快、出汗多等症状而增加手术难度；当室温低于20度时，只穿手术衣的操作者会感到冷，易影响操作动作的灵敏性和准确性，尤其是手指的细微动作。裸露的病人由于创伤机体抵抗力处于低下水平，更易发生感冒等并发症。室内湿度低，物体表面浮尘随某些动作，如铺单、开关门等造成气流改变而悬浮在空气中。手术间内外温差大，开门后部分区域的空气形成蜗流，风速增大到约手术间原风速的4倍，此时物体表面附着物迅速飘浮于空气中。根据美国CDC的调查表明手术室空气中浮游菌数在700-800cfu/m3时就有经空气感染的危险。从结果可见，手术时铺单至铺单后2小时空气污染最严重，此时正是手术阶段。由于受重力作用，室内飘尘可直接沉降到手术创面，或操作者的手或手术器械上，因此加强控制此期的空气污染对预防术后切口感染是致关重要的。这些要求卫生防疫部门通过自己的监测确认各医院手术室的达标情况，记录仪是一种很好的方法，减少了人员浪费，并使执法的公正性得到保证。　　管路里的湿气会促进微生物生长，管道上发霉就是这样形成的。这不但影响空气流动，还会滋生大量细菌。这些遭到污染的区域对健康构成威胁，并最终导致室内空气质量。

时间：2018-11-08 关键词：温湿度记录仪
温湿度记录仪原理

温湿度记录仪是将温湿度参数进行测量并按照预定的时间间隔将其储存在内部存储器中，在完成记录功能后将其联接到PC机，利用适配软件将存储的数据提出并按其数值、时间进行分析的仪器。利用该仪器可确定储运过程、实验过程等相关过程没有任何危及产品安全的事件发生。下面以海旭仪器仪表公司的海旭L95-2/L95-4温湿度记录仪为例介绍温湿度记录仪的原理及应用：原理温湿度记录仪由三大部分组成：测量部分、仪器本体、PC界面。下面分别介绍这三部分：测量部分：即温度传感器和湿度传感器。温度传感器：温度探头由NTC和pt1000系列组成，不同的探头完成不同功能：NTC通用探头：应用于通用测量，包括厂房、实验室、货柜空间等空间测量，其精度为±0.5℃，尺寸大小为：直径5mm，长25mm。Pt1000-1型温度传感器高温探头，最高可达300℃。用于高温环境。Pt1000-2型温度传感器高精度探头，最高精度可达到±0.2℃，用于实验室等要求高精度的场合。尺寸大小为：直径3mm，长30mm。（以上温度探头均可以按照用户要求进行组合，以完成不同功能。）湿度传感器：海旭系列湿度探头均采用美国进口霍尼威尔湿度传感器，其精度为±3%，甚至可以达到±2%，测量范围为0～100%RH。尺寸大小为：直径7～13mm,长17mm。(以上所有温湿度探头均可选择内置或外置，以供不同需求的客户选择）仪器本体：ZDR-20型记录仪，通过探头进行测量，将数据存储并传输至PC，其存储容量为9890组数据（温度、湿度各9890点），记录间隔为2S至24h连续可调：由PC软件调整，根据其设定值确定记录时间最长可达26年多。记录仪工作温度受电池限制，即锂电池：-20至100℃；碱性电池：-10至50℃。量程及精度由探头决定，量程：可达-40至300℃，0至100%RH；精度：±2%RH～±3%RH，±0.2℃～±0.5℃；防护：密闭、防水。仪器尺寸：58mm＊72mm＊29mm。PC界面：软件。软件支持是记录仪不可或缺的一部分，其主要功能为：设定记录间隔（2s～24h任意可调），设定停止方式，设定启动时间，读取数据并显示测量数据、历史曲线等，提供打印功能，把数据转化为EXCEL或WORD文档形式等等功能，这是数据记录仪不可分割的一部分。一个好的上位机软件能够提供记录仪最广泛的支持，通过上位机的支持，键盘等不必要的零件解放了，同时提供出更多的资源以利用。深圳海旭仪器仪表有限公司为主要生产产品为：高精度温湿度记录仪，短讯报警温湿度记录仪，声光报警温度记录仪，高温温度记录仪，土壤温湿度记录仪，雨量记录仪，照度记录仪，风速风向记录仪，二氧化碳记录仪，压力记录仪，PH记录仪，氧气记录仪，农田水位记录仪等，我们的温湿度记录仪适用领域广泛，主要用于食品药品安全、科研生产、化工医药、暖通空调、冷藏储运、气象水文、造纸、环保、档案馆、实验(测试)室、博物馆、电力、烟草等领域。

时间：2018-11-05 关键词：温湿度记录仪
选择合适的温湿度测量仪表

由于采用不同的温湿度测量原理，温湿度仪表多种多样，在选用时要考虑用户的实际应用环境和要求，如量程、输出和显示、安装方式、采样方式、气体种类、材料和结构、控制监测要求、环境危险性等。除此之外，还要重视性价比和维护工作量等因素：1.性价比：选用温湿度仪表时，不能仅考虑价格低就好，应该综合价格和性能来选择。这包括价格、寿命、维护、校验成本。2.校验：校验的方法和是否容易作要考虑，即使你并不需要高精度的结果。对于在现场和原地校验方便的仪器会节省您工作量。3.坚固耐用：湿度计的传感器和外壳要考虑到能否经受冷凝、干燥、极限温度、灰尘、化学、或其它污染。4.质量可靠性、平均寿命：质量不好判断时，可以从总体印象出发，考察质量鉴定和出厂标准，考察生产厂家的历史、信誉、市场占有和应用情况，名牌产品比一般产品要好，专业厂家的产品比一边厂家的要好，咨询其它用户也是一个很好的方法。5.适应性：使用情况不是单一一种时，要考虑仪表的适应性。6.更换性：一般希望湿度计能互换使用或其它的探头来配合你的主机。7.维护：考察湿度计的定期清洗、更新、更换的时间要求。8.备用性：备品备件对于大多数的用户都是不可缺少的，考察供应商是否可以方便准时的提供所需的备品备件。9.售后服务：有否保证书，维修和服务协议。选择了恰当合适的温湿度测量仪表，会提供您的工作效率，减轻工作量，给您和您的生产都带来益处。

时间：2018-10-23 关键词：温湿度测量仪表
温湿度记录仪的各方面功能

温度记录仪的数据采集功能：按照设定的监测周期，自动采集温湿度信息，并传输到系统数据库；　　温湿度记录仪的实时监测功能：在监测现场，或者集中监控中心实时显示温湿度采集信息；　　温度记录仪的数据处理功能：采用一级滤波算法实现测量数据去噪、采用静态补偿算法实现测量数据补偿；　　温度记录仪仪的异常报警功能：根据设定的报警上下限，对异常数据自动生成报警记录，并发出声光、语音、短信等报警信息；　　温湿度记录仪的统计报表功能：将采集到的数据自动生成整点数据、日统计数据（最大最小值及发生时刻、平均值等）、周统计数据、月统计数据和季度、年份统计数据；

时间：2018-10-04 关键词：温湿度记录仪
PIC16F73单片机构成的环境温湿度实时测控装置设计

环境条件中的温湿度指标是许多工作场合的重要参数，不论是仓库管理、图书保存还是工业测量与计量检定，都需要符合操作规定的温湿度环境条件。而温湿度也是最不易保障的指标，针对这一情况，研制可靠且实用的温湿度控制器显得非常重要。本文介绍的温湿度实时控制装置可在０～５０℃和２０％～９８％ＲＨ（相对湿度）的范围内任意设定温湿度值，其附加的通信接口可方便地实现与计算机的实时通信，而且便于功能的扩展，可保证温度、湿度满足设计指标。此外，该装置还可自动控制多个设备的多点时间控制电路，因而具有更广泛的应用前景。该装置可实现的功能如下： ●在０～５０℃和２０％～９８％ＲＨ间可任意设定温湿度控制点； ●可以实时监测环境温湿度的变化情况，并记录、存储相关数据； ●对环境温湿度的控制可满足设计指标； ●具有多点定时设备控制电路，便于功能扩展； ●设有语音提示功能，可方便地实现仪器操作和工作管理提示； ●配有通信接口，可方便地与计算机进行通信； ●温湿度控制的精度分别为：温度（０～５０℃）±０．５℃；湿度（２０％～９８％ＲＨ）±２％～３％ＲＨ。１　硬件设计该装置的硬件框图如图１所示。它主要由单片机ＰＩＣ１６Ｃ７３及外部电路构成。ＰＩＣ１６Ｃ７３是由美国Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ公司生产的８位单片微机，采用Ｈａｒｖａｒｄ结构，这种结构可使指令执行和取指操作重叠进行，因而具有很高的执行速度。它只有３５条单字节指令，除了跳转指令是２周期指令外，其它指令都是单周期指令。这些特点使它较之于别的８位单片机节省了１／２的程序空间，并具有４?１的速度优势。ＰＩＣ１６Ｃ７３在芯片内集成了一个８位算术逻辑单元和工作寄存器、４ｋ程序存储器、１９２个数据寄存器、２２个Ｉ／Ｏ口?、３个定时／计数器及２个捕捉／比较／ＰＷＭ模块和２个串行口，其中Ａ／Ｄ转换器具有５路模拟量输入端，同时还具有时钟、复位、看门狗定时器等。这５路模拟量输入通道共同复用一个采样／保持和Ａ／Ｄ转换器。ＰＩＣ１６Ｃ７３外接温湿度采样电路及电器驱动电路，因而可实现对温湿度的控制。该系统硬件主要包括本机地址设定电路、采样电路、键盘显示电路、看门狗电路、电器驱动电路、时间设置及定时驱动电路、ＲＳ－２３２通信等电路。下面以计量实验室温湿度的控制为例，对各主要电路加以介绍。１．１温度检测电路温度检测电路选用Ｄａｌｌａｓ公司生产的一线式数字温度传感器ＤＳ１８２０作为温度检测器件，该器件只有３个引脚（即电源ＶＤＤ、地线ＧＮＤ、数据线ＤＱ），且不需要外部元件，而是共用一条数据线进行通信，使用一根Ｉ／Ｏ线通信时，ＤＳ１８２０的电源电压是以寄生方式供电的，因此，只需将其ＶＤＤ和ＧＮＤ端接地即可。该电路的检测温度范围为－５５～＋１２５℃；精度为０．５℃；用９ｂｉｔ数字量来表示温度；每次将温度转换成数字量需２００ｍｓ。笔者采用三块ＤＳ１８２０来实现对实验室环境温度的检测，之所以用三块，是为了更好地保持温度的恒定。使用时可分别将这三块ＤＳ１８２０放置在房间的不同位置。获得温度信息时，先由ＰＩＣ１６Ｃ７３的ＲＡ２脚发送一个１ｍｓ的复位脉冲，以使ＤＳ１８２０复位后将向ＰＩＣ１６Ｃ７３发送一个回应脉冲，ＰＩＣ１６Ｃ７３接到回应脉冲后将发送读ＤＳ１８２０序列号的读ＲＯＭ命令，以分别读取三个ＤＳ１８２０的序列号（每一块ＤＳ１８２０有唯一的序列号）；然后，ＰＩＣ１６Ｃ７３再发出定位命令以选择在线的ＤＳ１８２０并进行温度转换。此时ＰＩＣ１６Ｃ７３的ＲＡ１脚应输出一个保持２ｓ以上的高电平信号来使ＳＫ２１４导通，从而提供ＤＳ１８２０在总线供电下进行温度转换时所需的１ｍＡ电流。当温度转换完成后，ＰＩＣ１６Ｃ７３的ＲＡ２脚会发送ＤＳ１８２０的存储命令，从而完成温度信息数据的转换和读取。１．２湿度检测电路湿度信号的获取采用电容式湿敏传感器作为湿度检测器件。环境湿度与传感器电容成线性关系，所以可方便地将湿度转换成ＰＩＣ１６Ｃ７３可以接受的电信号，本例中采用ＥＬ７５５６来实现转换。ＥＬ７５５６由积分电路、基准电路、频率转换电路及频率—电压（Ｆ／Ｖ）转换电路等组成，积分电路及Ｒ１、Ｒ２、Ｃ１用于产生一定频率的脉冲信号并从５脚送至８脚。调节Ｒ２可对该脉冲信号频率进行调整，从而使湿度传感器的线性和灵敏度处于较好状态；基准电路和频率转换电路可将湿度传感器的电容变化转换成频率变化，再经频率—电压转换电路后从９脚输出与频率成线性的电压，然后经Ｃ３等滤波后送入ＰＩＣ１６Ｃ７３的ＲＡ０端，再进行Ａ／Ｄ转换以将其转换成数字信号。本例中的湿敏传感器为ＭＸＳ型电容式湿敏传感器，湿度为７６％ＲＨ时的电容值为５００ｐＦ，电容相对变化率为＋１．７ｐＦ／％。当湿度为０％～１００％ＲＨ时，９脚输出的相应信号频率为０～１０００Ｈｚ，精度为２％，Ｆ／Ｖ电路输出的电压为０～５Ｖ。调整时，可先设定湿度为５％ＲＨ，然后调节Ｒ２，使９脚输出１００ｍＶ电压即可。１．３定时及控制驱动电路定时主要用于提前预热仪器设备和定时语音提醒等，该功能的实现由单片机来完成。时钟频率选用３２．７６８ｋＨｚ，该频率可使单片机工作在最小功耗状态并可简化分频、定时程序的编写。可选用看门狗电路来作为定时基准，看门狗每１８ｍｓ复位一次可确保时钟的准确及语音电路的播放操作。控制驱动电路用于保护仪器。各个电磁阀的导通要有一定的时间间隔，本例中为２分钟。推荐的工作方式为：６：００电磁阀１导通，接通稳压电源；６?０２以后每间隔２分钟接通一个相应设备（应先启动感性及大功率设备）。这样，当８：００上班后即可保证有些需要预热１～２小时的仪器设备进入最佳工作状态，从而提高工作效率，保证计量检定的质量。电器驱动电路控制的设备主要包括空调机、风机、吸湿机、加湿机等，可分别采用过零型固态继电器来控制工作。为了便于扩展该装置的功能，系统应留有足够的扩展空间。因此，设计时可用ＰＩＣ１６Ｃ７３的ＲＡ３口作控制口，另外可外扩两片ＰＣＦ８５７４以作备用。该系统最多可控制１６个设备以满足不同需要。继电器采用交流固态继电器，其内部采用光电隔离方式，可有效地避免电磁干扰。当单片机检测到温湿度信号超过设定值时，将从ＲＡ３口发出控制信号，并通过光耦产生大于５ｍＡ的触发电流使固态继电器启动相应的电器工作，从而实现对相应设备的控制。设计时应注意各个电器不要同时启动以免冲击电网，这部分工作可由软件延时完成。固态继电器可选择国产的Ｈ２２０Ｄ１５。１．４语音电路语音电路用于完成多种语音提示。可选用台湾Ｗｉｎｂａｎｄ公司生产的语音处理芯片Ｗ５１３０００。该器件除了支持按键直接控制话筒和喇叭的随录随放功能和快速搜索放音模式外，还具有完善的ＣＰＵ微处理器控制模式，并可用单片机控制它的所有功能。其主要提供的语音信息为：（１）加湿器、吸湿器水箱的水满和缺水报警。这部分语音信号的触发由安装在水槽内的导电电极片完成；（２）中午休息和下班信息的提示；（３）预约工作的提示，如可提示预先设置的工作计划安排等信息。语音的录制等操作可由键盘和ＰＩＣ１６Ｃ７３完成。１．５通信和键盘显示电路为了更好地实现与上位计算机之间的通信和系统功能的扩展，该装置设有ＲＳ－２３２接口电路，通信速率可由用户在１２００／２４００／４８００／９６００比特等４种中通过键盘按需选择。该系统的键盘设有１６个按键：０～９为１０个数字键；Ａ为设定功能选择键，Ｂ为设定完成确定键，Ｃ为显示选择键，Ｄ～Ｆ键则用于完成语音处理和通信等功能。对于温湿度的显示，则可采用４位ＬＥＤ动态分时完成。２　软件设计该系统软件可采用模块化设计方法，用汇编语言来实现。包括主程序、中断服务程序、温湿度检测程序、语音处理程序、定时驱动程序、显示子程序等。主程序以循环方式工作，主要完成中断初始化、键盘扫描、温湿度检测、语音处理及显示子程序的循环调用等功能。２．１主程序设计主程序是控制和管理的核心，主要完成在系统上电后进行定时器和中断处理操作的初始化。初始化主要完成对温湿度的设定和检查除定时器Ｔ０外的所有中断禁止，同时断开各电器的电源。初始化完成后，系统将开始正常运行，并进行温湿度检测、键盘扫描及定时处理等操作，其软件流程如图２所示。２．２温湿度处理子程序温度传感器选用ＤＳ１８２０，其软件的编写相对简单，ＤＳ１８２０输入单片机的信号为９位数字信号，它不需要进行转换。这里应注意的是，软件控制单片机向ＤＳ１８２０发送的复位脉冲一定要大于１ｍｓ，否则软件将无法正常运行。这主要与ＤＳ１８２０的写时间有关，在用软件进行写０之后和写１之前，必须有８００μｓ的低脉冲，写１后再写１也是如此，否则将出现数据写错误。由于ＰＩＣ１６Ｃ７３内含Ａ／Ｄ转换器，因此，参考电压可由软件设置为器件的正电源电压，同时由ＲＡ０引脚接入的模拟电压可经Ａ／Ｄ转换成数字信号。系统中的Ａ／Ｄ模块有３个寄存器分别为：Ａ／Ｄ转换结果寄存器（ＡＤＲＥＳ）、Ａ／Ｄ控制寄存器０（ＡＤＣＯＮ０）和Ａ／Ｄ控制寄存器１（ＡＤＣＯＮ１）。其中Ａ／Ｄ控制寄存器０用于控制Ａ／Ｄ模块的工作，寄存器的上电复位值是００Ｈ，未用位在执行读操作时为０，不能执行写操作，其它位均可读写。Ａ／Ｄ控制寄存器１则只用了０～２位，这３位是Ａ／Ｄ转换口配置位，通过这些位可将模拟口配置成不同的工作方式，包括模拟量输入输出、数字量输入输出以及参考电压。以ＲＡ０通道为例，其Ａ／Ｄ转换程序如下：ＢＳＦＳＴＡＴＵＳ，ＲＰ０；选择页面１ＣＬＲＦＡＤＣＯＮ１；配置Ａ／Ｄ输入ＢＳＦＰＩＥ１，ＡＤＩＥ；使能Ａ／Ｄ中断ＢＣＦＳＴＡＴＵＳ，ＲＰ０；选择页面０ＭＯＶＬＷ０ＸＣ１；时钟、Ａ／Ｄ接通ＭＯＶＷＦＡＤＣＯＮ０；ＢＣＦＰＩＲ１，ＡＤＩＦ；清除Ａ／Ｄ中断标志ＢＣＦＩＮＴＣＯＮ，ＰＥＩＥ；使能外围功能ＢＣＦＩＮＴＣＯＮ，ＧＩＥ；使能所有中断３　结束语本装置对需要温湿度实时控制的工作场合是非常必要的，并且具有较大的应用价值。由于采用了一线数字温度传感器ＤＳ１８２０来实现多点温度采样，所以可实现多点温度采样的集中控制。配置的ＲＳ－２３２接口可使多个这样的装置方便地与上位机（计算机）互联，以实现温湿度的测控。该装置现已成功地应用于程控机房中，效果较好。

时间：2018-10-03 关键词：装置单片机温湿度实时
基于虚拟仪器技术的温湿度无线检测系统

　　环境试验设备和高温高压灭菌装置是保证产品质量以及人民健康免受病菌侵害不可或缺的试验设备，温度、湿度的控制在环境试验设备中起着相当重要的作用。随着各行业温湿度检测需求的增加，要求相应的检测、验证手段必须不断提高和完善。　　一些传统的计量检测仪器和方法无法满足某些特殊环境下的测量要求。为了确保环境试验设备温度、湿度检测的可靠性，必须采用特定的技术对该类环境试验设备温度、湿度测量的准确性进行检验和验证。　　该检测系统基于NI公司推出的Labview图形化语言环境，选择含有已校准数字信号输出的温度、湿度复合传感器SHT11单芯片制作传感探头，采用CC1100射频收发芯片制作无线发射接收通信模块，不需要连线便可直接探测设备内部信号，并且以飞思卡尔公司的MC68HC08嵌入式MCU为信号处理单元，利用串口通信在上位计算机进行数据处理。　　一、温度、湿度无线检测系统的工作原理　　本套装置选用SHT11作为温度、湿度传感器，应用专业COMS过程微加工技术，结合I2C总线的结构、工作原理、数据传输方式，能够方便地实现芯片间的数据传输与控制，其基本工作原理如图1所示。　　　　SHT11的湿度检测运用电容式结构，并采用具有不同保护的“微型结构”检测电极系统与聚合物覆盖层来组成传感器芯片的电容，除保持电容式湿敏器件的原有特性外，还可抵御来自外界的影响。它集温度传感器与湿度传感器于一体，测量准确度较高，不会由于两传感器之间的温度变化梯度而产生误差。另外，采用的CMOSensTM技术将模数转换、信号放大、标准I2C总线以及校准数据存储器集成在一个芯片内部。　　由于它将温度传感器与湿度传感器结合在一起而构成了一个单一的个体，因而测量准确度较高且可精确得出露点，同时不会产生由于温度传感器与湿度传感器之间随温度梯度变化引起的误差。不仅将温度、湿度传感器结合在一起，而且还将信号放大器、模/数转换器、标准等电路全部集成在一个芯片内。　　SHT11传感器的校准系数预先存在OTP内存中。经校准的相对湿度和温度传感器与一个14位的A/D转换器相连，可将转换后的数字温度、湿度值传给二线I2C总线器件，从而将数字信号转换为符合I2C总线协议的串行数字信号。　　二、硬件电路部分　　该温度、湿度无线检测装置的硬件电路部分组成非常简单，基本分为三个部分：第一部分为信号发送电路;第二部分为信号接收电路;第三部分为通信电路。信号发送电路与信号接收电路都采用MC68HC08单片机接收并处理传感器探头获取的信号，经过电路调理，利用CC1100芯片通过无线天线发射（或接收）信号，整个应用电路的无线频率主要设定在433MHz的频段上。至于通信电路是信号经过单片机处理后，通过MAX3232芯片将数据传入PC机串口RS232，在上位计算机制作虚拟显示仪表进一步进行数据的处理、显示和储存等。　　三、显示部分　　本套检测系统应用虚拟仪器技术，制作虚拟仪表显示面板。该温湿度检测虚拟系统利用Labview设计的配套检定软件，程序主体采用了条件结构、顺序结构、While循环以及VISA等功能函数，通过对串口各项参数的正确设置，保证数据的传递无误。　　程序主要实现了温度、湿度数据处理、显示与存储，曲线、文字与数据信息通过打印机可完成打印，能够设置记录方式（如循环/启动/停止等）及记录周期（如小时/分/秒等），具有曲线缩放等功能。　　四、实验验证　　该检测系统总体技术指标如下：　　　　测量范围：温度为-10℃～150℃，湿度为0～100%RH;分辨率：温度为0.1℃，湿度为0.1%RH;最大允许误差：温度为±0.5℃，湿度为±2%RH。　　为验证该检测系统是否达到其技术指标，根据JJF1076-2001《湿度传感器校准规范》，在温度为20℃、湿度为42%RH的环境下，将无线传感器与标准器精密露点仪（露点测量的扩展不确定度U=0.1℃，k=2;相对湿度测量的扩展不确定度U=1%RH，k=2）紧密捆绑并放置于湿热试验箱内，对两者所测得的数据进行比较，其结果如表1所示。

时间：2018-06-21 关键词：虚拟仪器技术温湿度无线检测系统
温湿度分时段控制研究

我们在项目《温度/湿度因子与云烟烘烤质量的相关分析》中，需要一个温湿度分时段变化的环境，为此，设计了以PIC单片机为核心的温湿度分时段控制系统，安装在一气候室中，取代其原有的控制系统并利用了箱体和大部分执行部件，建成一温湿度分时段变化环境。本系统可将整个控制过程分成多个(最多时12个)时段，每个时段设定不同的温度和湿度，温度范围为室温~90oC ，湿度范围为20~90%R.H 。但由于是双变量、宽范围变化系统，变量变化范围大，变量间有偶合作用，比已往情况要复杂得多，所以遇到了一些新的问题。温度控制算法设计和仿真试验由于温度属于大延时惯性对象，经分析比较，采用增量式PID控制算法对温度进行控制，取采样周期T = 20s，用暂态响应法整定控制参数，得到控制方程： △Ui = 0.69△ei - 0.04ei + 3.1(△ei - △ei-1) (1) 式中△UI：本次和上次控制量之差;ei：本次测量值;△ei：本次和上次测量值之差。为确定(1)式的调节效果，我们进行了仿真试验：将温度控制分成两个时段，第一时段温度设置为30oC，运行时间30分钟，第二时段温度设置为45oC。试验中，每隔10s记录一次温度值，然后把时间-温度对应数值标在坐标纸上并连接成温度曲线，见图1。显然，温度过渡期间出现了明显的过冲和宽幅振荡现象(实测振幅达7 oC)。经分析，过冲和振荡是由于发热器温度的滞后特性、控制算法产生的饱和效应和采样周期选择不当等原因造成。通过反复研究，最后采取以下校正措施：过渡期一开始，控制量U即按最大值Umax输出;采样周期修定为10s;当温度>40 oC时，便定为进入45 oC的保温段。相应地，(1)式修改为： △Ui = 0.35△ei - 0.023ei + 1.57(△ei - △ei-1) (2) 校正前和校正后的温度曲线见图1，可见，过冲和振荡现象已被基本抑制。仿真结果指出：在保温段，温度控制精度稳定在±1 oC以内，偏差主要源于自然升温段到保温段的过渡时期。图1 过渡时期温度曲线(带'Х'段为校正后曲线段) 湿度测量设计目前基于单片机的湿度测量方法主要有两种：一是采用干湿球法，二是采用湿度传感器。干湿球测湿法试验与结论我们首先对干湿球法进行了试验。干湿球测湿原理是：用一只热电阻传感器检测空气温度(干球温度)，用另一只相同的传感器检测被蒸馏水浸湿的面纱套_的温度(湿球温度)，根据检测的温度差，再利用下式进行计算[6]:相对湿度={[湿度饱和水气压-AP(干球温度-湿球温度)]/干球饱和水气压}*100% (A：常数，与风速有关;P：大气力。) 其中饱和水汽压的计算是关键，我们采用LOWE多项式来近似计算饱和水汽压: E = C0 + C1T + C2T2 + ┄ + C6T6 (E：纯水平液面饱和水汽压(干球或湿球);T：温度(干球或湿球);C0_C6：常数。) 试验中，用北京长城航空测控技术研究所研制的双高分子高精度湿度测量仪进行对比的结果是：在20~90%湿度范围内，温度较低时，对比偏差较小，偏差随温度的上升而增加，70oC左右时，已达到8% 。试验表明，干湿球测湿法不适用于温度较高的场合，这个结论对一些研究论文中的说法提出了异议，由于高温环境下的较理想的计算公式一时难以导出，最终我们放弃了这种测湿方案，但却提出了一个新的研究课题。高分子薄膜电容式传感器测湿设计湿度传感器使用较多的有如下几种：陶瓷湿度传感器、聚合物湿度传感器、结露式湿度传感器和电容式湿度传感器，其中电容式湿度传感器的线性度好、响应快、工作可靠，是湿度传感器发展的主要趋势，特别是新近推出的高分子薄膜式湿敏电容更是该类产品中的佼佼者，我们在系统的设计中选用了齐齐哈尔科达敏感仪器厂的MSR1高分子膜湿敏电容。图1 过渡时期温度曲线(带“Х”段为校正后曲线段) 图2 硬件系统组成图3 中断服务程序框图湿度传感器经运放电路进行湿—电转换后，再通过A/D转换器进入单片机。首先根据特性曲线，结合实际标定值，按1%的间隔建立起一个A/D转化值与湿度值在特定温度(20oC)时的对应表格。因为是温度大范围变化环境，为保证测量精度，必须对温度进行补偿，为此，分别在30oC、40oC、 50oC、60oC、70oC 、80oC 、90oC 的温度下，重复上述测量与数据处理过程，形成8个A/D转化值与湿度值的对应表格，再用线性插值，最终得到每隔1oC的温度补偿值。将全部表格和数据写入 EPROM，测量时通过查表获得湿度值。以上设计中，充分发挥了计算机的软件优势，使得在温度允许变化范围内，湿度测量误差不超过±2% 。由于湿度变化较快，惯性较小，采用直接自适应控制算法对湿度进行控制。在以上湿度测量的设计过程中，试验了几个厂家生产的不同型号的电容式传感器，进而加深了其认识，有必要做一些说明，以便同行研制开发类似产品时参考：①每一个传感器，均给出了两个标定数据(例如0%的输出电压值和50%的输出电压值)，由于传感器具有良好的线性度，根据这两点可画出对应温度为25 oC时的输出特性曲线，不必再进行标定。厂家还给出了一个温度补偿计算公式：真实输出电压值=传感器的输出电压值/(a+bT)(a、b为确定的数据，T 为环境温度，当T等于25 oC时，a+bT=1)。于是，根据此公式可得到不同温度下的输出特性曲线。不少厂家宣称，传感器的适应范围是-10 oC~90oC和20~90%的全湿全温区域，事实上，我们经试验发现，随着温湿度的增加，以上得到的特性曲线的误差也越来越大，特别是在温度>80oC和湿度>80%的高温高湿区，误差会达到无法接受的程度。所以，高温高湿区的特性曲线应该通过实际标定而不是通过厂家给出的方法来获得。②在放置传感器的微观环境中，风速应保持恒定，否则会引起测量的不稳定性，必要时可加模拟风。

时间：2018-05-21 关键词：温湿度时段
基于arduino的dht11温湿度传感器的使用

DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。其精度湿度+-5%RH，温度+-2℃，量程湿度20-90%RH，温度0~50℃。 DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为该类应用中，在苛刻应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。 DHT11温湿度传感器电气特性温湿度传感器DHT11封装形式及接口说明建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻，大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻(若购买的是已集成的模块，模块上已加上拉电阻，以下请忽略)，当然，如果你想要精简电路的话， STC增强型单片机自带的推挽输出功能不失为一个选择，其相当于外接了一个2k的上拉电阻，但在设计电路时需注意：整个单片机的电流推荐不超过55mA，即从MCU-VCC流入的电流不超过55mA，从MCU-GND流出的电流不超过55mA，整体流入、流出电流均不超过55mA，封装尺寸及典型应用电路图如下图所示。 DHT11温湿度传感器典型应用电路 DHT11温湿度传感器时序图 DHT11温湿度传感器连接图如图所示，将DHT11的正极与5V电源接口相连，负极与GND相连，中间的数据接口与2号引脚相连。代码 #include 《dht11.h》 dht11 DHT11; #define DHT11PIN 2 void setup(){ Serial.begin(9600); } void loop(){ Serial.println(“/n”); int chk = DHT11.read(DHT11PIN); Serial.print(“Read sensor： ”); switch (chk) { case DHTLIB_OK： Serial.println(“OK”); break; case DHTLIB_ERROR_CHECKSUM： Serial.println(“Checksum error”); break; case DHTLIB_ERROR_TIMEOUT： Serial.println(“TIme out error”); break; default： Serial.println(“Unknown error”); break; } Serial.print(“Humidity (%)： ”); Serial.println((float)DHT11.humidity， 2); Serial.print(“Temperature (oC)： ”); Serial.println((float)DHT11.temperature， 2); delay(2000); 注意事项 1、代码中引用了#include 《dht11.h》，这个是操作DHT11的库文件，有了它，就可以轻松操作我们这个温湿度传感器了。但是引用这个库文件的操作步骤是： (1)在网上找到并下载该库文件，包括一个头文件和一个.cpp文件。 (2)在arduinoIDE中点击菜单：程序–导入库–add library，然后选择你存放库文件的那个文件夹。 (3)在代码中引用#include 《dht11.h》，这样就可以使用了。 2、#define DHT11PIN 2，表示定义引脚2的名字为DHT11PIN ，注意这个定义语句后面没有分号。原理分析在硬件编程过程中，当你拿到一个器件，首先要了解他的引脚定义，这会告诉你这个东西应该怎么连接，在一个就是要看他的时序图，看了时序图你就知道主从设备之间进行数据采集过程中的代码应该怎么写，比如怎么启动，如何握手，怎么采集真正的数据等等。在我们这个试验中，DHT11的时序图是这样的： DHT11温湿度传感器使用注意事项 DHT11的供电电压为3-5.5V。传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚(VDD，GND)之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。微处理器与DHT11之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，数据分小数部分和整数部分，具体格式在下面说明，当前小数部分用于以后扩展，现读出为零。操作流程如下：一次完整的数据传输为40bit，高位先出。数据格式：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据 +8bi温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和数据传送正确时校验和数据等于8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据所得结果的末8位。用户MCU发送一次开始信号后，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，等待主机开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出40bit的数据，并触发一次信号采集，用户可选择读取部分数据。从模式下，DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集，如果没有接收到主机发送开始信号，DHT11不会主动进行温湿度采集。采集数据后转换到低速模式。[!--empirenews.page--] 通讯过程总线空闲状态为高电平，主机把总线拉低等待DHT11响应，主机把总线拉低必须大于18毫秒，保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后，等待主机开始信号结束，然后发送80us低电平响应信号。主机发送开始信号结束后，延时等待20-40us后，读取DHT11的响应信号，主机发送开始信号后，可以切换到输入模式，或者输出高电平均可，总线由上拉电阻拉高。总线为低电平，说明DHT11发送响应信号，DHT11发送响应信号后，再把总线拉高80us，准备发送数据，每一bit数据都以50us低电平时隙开始，高电平的长短定了数据位是0还是1.格式见下面图示。如果读取响应信号为高电平，则DHT11没有响应，请检查线路是否连接正常。当最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线50us，随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。数字0信号表示方法数字1信号表示方法程序： //DHT11temperature //chriz_w@163.com //arduinonano //arduinolite #include“arduino_lit.h” #defineDHT11Pin2 //TesttheDHT11--chriz_w@163.com bytedat[5];//存放湿度2byte，温度2byte，checksum1byte bytereadData(){//每次读取8bits(onebyte) bytedata; for(inTI=0;i《8;i++){ if(digitalRead(DHT11Pin)==LOW) { //一开始要LOW才表示要传过来 while(digitalRead(DHT11Pin)==LOW);//等待50us; //现在已经变成HIGH了 _delay_us(30);//判断高电平持续时间，以判定资料是‘0’还是‘1’; if(digitalRead(DHT11Pin)==HIGH)//根据时序持续了30us以上就是1 data|=(1《《(7-i));//高位在前，低位元在后; //如果这时已经是LOW，表示这bit是0，不必塞入data //。。而且以下的while也会立即结束(因为LOW)，准备接收下一个bit while(digitalRead(DHT11Pin)==HIGH);//等待下一bit的接收; //这时一定已经变成LOW了 } } returndata;//收完8bit=onebyte=onechar } voidstart_dht11(){//每次要与DHT11沟通 DIGITAL_WRITE(DHT11Pin，LOW);//拉低到LOW，发表示要开始沟通的信号; _delay_ms(30);//延时要大于18ms，以便DHT11能检测到开始信号;这里用30ms DIGITAL_WRITE(DHT11Pin，HIGH);//拉高HIGH，让DHT11拉低到LOW告诉我们要传送 _delay_us(40);//给40us等待DHT11响应; PIN_MODE(DHT11Pin，INPUT);//改为输入mode准备digitalRead() while(DIGITAL_READ(DHT11Pin)==HIGH);//必须等到LOW _delay_us(80);//DHT11发出响应，会拉低80us;所以至少等80us while(DIGITAL_READ(DHT11Pin)==LOW);//继续等到变HIGH _delay_us(80);//DHT11会拉高到HIGH80us后开始发送资料; ///以下连续读入5bytes(40bits)，最后的byte是checksum校验值 for(inTI=0;i《5;i++) dat[i]=readData();//接收温湿度资料，校验; PIN_MODE(DHT11Pin，OUTPUT);//改为Outputmode，准备拉高HIGH DIGITAL_WRITE(DHT11Pin，HIGH);//发送完一次资料后释放bus，等待下一次开始信号; } voidsetup(){ SERIAL_BEGIN(); PIN_MODE(DHT11Pin，OUTPUT); } voidloop(){ start_dht11();//读取湿度温度和检核位到dat[];其中dat[4]是checkSum //根据datasheet规定，dat[4]要==(dat[0]+dat[1]+dat[2]+dat[3])%256 //否则表示沟通有错误!! PRINT(“currenthumidity=”); println(dat[0]&0xff，10，serial_puts); PRINT(“currenttemperature=”); println(dat[2]&0xff，10，serial_puts);//显示温度的整数部分; _delay_ms(2000); } intmain() { setup(); while(1) loop(); }

时间：2018-01-23 关键词：传感器 Arduino 温湿度存储技术 dht11
创新处处有——Sensirion SHT31温湿度传感器评估板评测

一. 前言当今的时代是物联网飞速发展的时代，智能设备飞速发展的时代，无论是物联网还是智能设备都有离不开传感器，所有的外界信息都是由传感器传递的，就是通过传感器将环境中的物理信息转化为电信号，在通过处理器处理为我们所应用，今天我们就拿到了Sensirion公司为SHT31定制的开发套件。二. 定位 SHT3x系列产品结合了多个功能和各种接口以及友好的宽电压工作范围，可以提供高精度温度湿度测量，并且低功耗，可以将该传感器应用到，测量设备，物联网设备中。三. 开箱拿到这款SHT31传感器的评估板小编眼前一亮，套件包装为鲜艳的绿色，如下图：反面，如下图：第一次见到如此惊艳的包装，包装非常简洁，正面只有公司的名字，反面由一张印有SHT31的贴纸固定包装，对于一个不知情的人来说会不会把它当成食品。打开包装我们看到了，小巧的开发套件，说明书还有一块PCB支架，首先看看开发板，如下图：反面，如下图：包装内还提供了一份说明书，如下图：说明书对板子的使用做了简要的说明另外，包装内还提供了一个PCB支架，如下图：在说明书和用户指南中说明了支架的使用方法，如下图：将支架从中间折断，让后再卡在评估板上，如下图：将支架卡在评估板上，如下图：这样，评估板就可以立起来了，如下图：这是一个很新颖，很人性化的设计。四. 产品功能传感器特性： SHT31 (1) 尺寸：2.5mmx2.5mmx0.9mm (2) 输出：I2C或电源输出 (3) 电源电压范围：2.4V至5.5V (4) 能耗：4.8µW(1次测量/s) (5) RH工作范围：0-100% RH (6) T工作范围：-40至+125℃ (7) RH相应时间：8秒(tau63%) (8) RH测量精度：±2% RH (9) T测量精度：0.3℃ 套件特性： (1) SHT31温度湿度传感器 (2) LCD显示温度，湿度及露点数据 (3) BLE连接iOS或Android智能设备 (4) iOS和Android应用 (5) 数据日志软件功能： (1) 温度湿度 (2) 露点 (3) 适宜温度[!--empirenews.page--] (4) 历史数据五. 产品设计 1. 结构设计评估板采用矩形设计，无倒角，左侧为传感器和按键，中间为LCD，右侧为蓝牙模块和电池，传感器周围部分PCB挖空隔离，防止板子上的温度传导到传感器上影响传感器的精度，如下图：传感器下方的按键为模式控制按键，按键手感很好。板子四边中有3条边为V-cut拼板工艺，有一些毛刺不是非常平整。板子的PCB支架是创新设计。另外，在板子上还有一处值得说明的设计，在LCD的四个角上分别有一个较大的电容，在原理图中可以理解为储能电容，这四颗在PCB板上实际的安装位置为LCD的四个角，电容封装为0805，电容的高度很高，这四颗电容实际也是为LCD提供一个支撑作用，使LCD安装在合适的高度，这样的设计也是很具有创新意义，如下图：评估板的功耗也很低，在去除电池以后仅仅靠这四颗电容还可以使评估板工作几秒钟，如下图：评估板整板设计比较简洁，LCD驱动器放到了LCD的下面，这样使得评估板更加整洁简单。总体来说这款开发板设计精巧，简洁，在很多细节具有创新设计，在满足评估需求的同时，最大限度的使评估板简洁美观。 2. 外观接口 3. 功能框图六. 软件功能软件包含有IOS版本和Android版本，Android版本软件用户界面如下图： APP的主界面是与包装相同的绿色，APP界面很友好，简单易用。七. 产品使用标准模式默认模式即为标准模式，将电池与板子中间的塑料薄片去除，板子就上电工作，LCD显示当前的温度和湿度，如下图：蓝牙模式按下按键超过一秒，评估板进入蓝牙模式，LCD上的蓝牙符号开始闪烁，如下图：开启手机端APP，搜索设备，连接设备，如下图：设备连接成功后，APP端会显示实时的温度湿度，等信息，如下图：以及适宜温度范围，如下图：温度湿度曲线，如下图：在APP设置中可以切换华氏温度和摄氏温度的显示，如下图：评估板也可以显示华氏温度，按住按键再插入电池就显示华氏温度，如下图：八. 器件选型用户指南中提供了BOM，在BOM中可以看到所有器件均为知名大品牌产品，蓝牙模块体积很小，LCD显示内容丰富，如下图：通过器件的特性可以看出器件的选型也是非常用心。九. 其他资料[!--empirenews.page--] 官方在提供了用户指南的同时还提供了该项目相关的所有源文件，如下图：十.总结及展望 SHT31评估套件，硬件设计，做工，非常细致，还有很多贴心的创新设计，软件的界面友好易用，并且提供了全部的源文件，是非常好的评估工具，同时也是非常好的学习项目，该项目非常值得各个阶段层次的开发人员，学生学习。SHT31也是简单易用性能优异的传感器，在这物联网飞速发展的时代一定为得到广泛的应用。十一. 官方资料 Sensirion官网 SHT31传感器资料本文系21ic原创，未经许可禁止转载

时间：2016-07-29 关键词：传感器 sht31 温湿度 sensirion
基于手机短信的设施农业温湿度远程监测系统的设计

摘要：针对设施农业作物种植对环境温湿度信息采集的需要，结合GSM无线通信技术，并以单片机作为控制器，以高精度的数字式温湿度传感器作为测量设备，设计了一种基于手机短信的设施农业温湿度远程监测系统，实现设施农业温湿度的检测、传输、显示、报警，最后对系统进行了实地性能测试，测试结果表明，系统测量误差较小，短信收发正常，实用性和可靠性较高，能够实现设施农业温湿度的监测和报警，具有较高的应用价值。我国是世界上的设施农业大国，至21世纪初，我国设施农业生产面积已达210万公顷，但是我国设施农业的现代化的进展却比较缓慢，温室农业中农业设施、管控技术等方面都落后于欧美等发达国家。在设施农业生产中，温度和湿度对作物生长非常的重要，直接影响作物的产量和质量。根据杨凌示范区、陕西省部分地区调研数据，新型温湿度监测系统因为成本高昂、维护困难、性价比低等原因使用较少，很多的农户和中小型农业企业大多采用人工查看温度计、湿度计指导农业生产，不能实时的根据温室环境的变化及时调节温湿度。随着计算机技术、传感器技术和通信技术的快速发展，GSM通信网络的不断完善，以及手机的广泛使用，研发出一种经济实惠、性能良好的、基于手机短信的温室大棚温湿度监测系统是很有必要的。 1 系统结构本系统利用GSM无线通信技术，以单片机作为系统控制核心，高精度的数字式温湿度传感器为测量设备，具有温湿度的显示、存储、报警等功能，当系统检测到环境温湿度变化至威胁到农作物生长时，首先实现声光报警，同时通过GSM模块对预先设置好的手机号码发送短信，及时通知用户采取适当措施避免农作物受损，系统结构如图1所示。 2 系统硬件设计控制系统硬件电路采用模块化设计方法，包括单片机与GSM短信模块、温湿度模块、液晶显示模块、声光报警模块、数据存储模块、遥控键盘模块等，主要硬件电路如图2所示。 2.1 微处理器模块本系统微处理器采用STC12C5A60S2单片机，该单片机是单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8～12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换。性价比高、抗干扰能力强稳定性更好，可解决本系统的所有运算及控制过程。 2.2 温湿度传感器根据农业环境现场特点及要求，需要一款性价比高、体积小、响应灵敏、测量精度高的温湿度传感器，因此我们选择DHT21型数字式温湿度传感器。 DHT21型数字式温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。内部传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接，信号传输距离可达20米以上，具有抗干扰能力强、性价比高等优点。DHT21为4针单排引脚封装，连接方便，可适用于本系统的温湿度信号的采集。 DHT21型温湿度传感器的DATA引脚用于微处理器与DHT21之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间5 ms左右，以当前数据传输为40 bit，高位先出。数据格式：40 bit数据=16 bit湿度数据+16 bit温度数据+8 bit校验和 (1) 温湿度数据计算过程，假定传感器接收到40位数据为：湿度高8位十湿度低8位+温度高8位+温度低8位=数据的末8位=校验和 (3) 计算：00000001+10011111+00000010+00111011=11011101 (4) 具体温湿度值为：湿度=019FH(十六进制)=415=>湿度=41.5%RH (5) 温度=02.3BH(十六进制)=571=>温度=57.1℃ (6) 2.3 GSM模块 GSM是Global System for Mobile Communications的缩写，意为全球移动通信系统，是世界上主要的蜂窝系统之一。因此可采用TC35i型GSM模块的短信息发送功能，对温湿度的临界值进行短信报警，使农户及时接收到预警信息。 TC35i型GSM模块是德国SIEMENS(西门子)公司的一款双频900/1800 MHz高度集成的GSM模块，电压范围为直流3.3～4.8 V，休眠状态电流消耗为3.5 mA，空闲状态为25 mA，发射状态为300mA(平均).2.5 A峰值;它支持Text和PDU格式的SMS(Short Message Service，短消息)，可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复，完全可满足本系统的短消息发送功能。该模块带有RS232通讯接口，与单片机通信非常方便，可以快速、安全、可靠的实现温湿度数据短消息服务。 2.4 LCD显示模块 LCD显示模块采用带中文字库LCD12864液晶显示模块，其工作电压3.0～5.5 V，工作温度0℃～+55℃，分辨率为128x64，内置8192个16x16点汉字，和128个16x8点ASCII字符集，利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文的温湿度检测显示模块。 2.5 电源模块电源模块采用LM7805及AMS1117两个稳压器，提供系统所需要的5 V及3.3 V电源。220 V交流电经过变压、整流、滤波及LM7805稳压后变成5 V的直流电.AMS1117是一款线性稳压器，可以实现5～3.3 V的转换，使用时在输入和输出端对地接滤波电容，电路如图3所示。 3 系统软件设计程序设计采用模块化设计思路，将程序分为主程序和多个子程序，主程序经过初始化后，进入手动系统日期设置、预留手机号码、温湿度上下限等参数设置设计界面，设置信息完成后程序自动进入温湿度检测子程序运行阶段。首先系统通过传感器将采集到的温湿度参数显示到LCD显示器上，同时与事先设置好的温湿度临界值进行实时对比，如果测量的参数值没有达到临界值那么延时一段时间后继续测量，反之若达到临界值那么立即调用报警子程序驱动声光报警电路并驱动GSM模块向指定的手机预存号码发送短信，控制器可自动将当前的温湿度参数值及提醒信息自动编辑于短信内，发送给用户手机号码，之后再经过延时使程序返回到主程序上重新检测温湿度参数并以此循环。具体流程图如图4所示。 4 系统性能测试及分析结合硬件设计和软件设计，制作调试样机，如图5所示。调试完毕后于2014年11月22日在陕西杨凌五泉某温室大棚进行性能测试。首先通过专业工具设定温度为20℃、湿度为70%RH，实际测量结果分别是19.8℃、71%RH，温湿度变化情况下响应时间<10 s，然后设定监测温度范围为：15～25 ℃，湿度范围为：60RH%～85RH%，在温室环境温湿度变化，超过设定值时，声光报警装置工作，报警短信1s内发出。测试结果表明，本监测系统在实际工作中，运行情况稳定，温湿度测量误差较小，报警功能正常，较好的达到了设计要求。 5 结束语文中结合计算机技术、GSM通信技术及传感器技术，设计了基于手机短信的设施农业温湿度远程监测系统，具有温湿度实时显示、存储、手机短信报警等功能。经过对开发出的样机进行试验测试，监测系统达到了预期的效果，具有精度高，测量范围广，适应性强的特点，能够广泛应用于农业或工业环境温湿度测量中，为用户提供一个简单可靠、安全经济的温湿度监测平台。通过后续改进还可实现对外围温湿度调节器的控制，因此本系统即可用于温湿度的检测及控制的基本单元，也可以单纯用于温湿度的监测和报警，具有较高的应用价值。

时间：2016-02-15 关键词：单片机温湿度设施农业 tc35i
基于RA8806控制器的温湿度控制系统设计

摘要：使用RA8806控制器的JXD320240AF液晶显示模块具有显示数据量大，显示位置及大小易于控制，与控制器连接简单等特点，非常适合使用在小型自动化控制领域。本文以冷库温湿度控制系统设计为例，介绍RA8806控制器的功能，与单片机的接口以及该系统软件的设计思想与流程，并且进行现场测试。测试结果表明，使用RA8806控制器构成的显示部分，硬件电路紧凑、显示画面丰富、软件设计灵活，具有较高的应用价值。目前以单片机为控制器的各类控制系统中，显示部分的设计是其中非常重要的一部分。常用的显示元件有LED数码管、1602、12864等，但这些元件显示的信息量非常有限，1位LED数码管只能显示1位数字，而且不能是汉字，连续多位LED数码管只能适用于很少量的数字显示。1602是一款16×2的点阵图形液晶显示模块，上下两行，每行可以显示16个字符，总共可以显示32个字符。12864是一款带中文字库的点阵图形液晶显示模块，可以显示8×4行 16×16点阵的汉字，最多显示32个汉字，对于需要显示较多信息量的控制系统，这些显示元件就显得不很适合。文中介绍一种基于RA8806控制器的JXD320240AF液晶显示模块的冷库温湿度控制系统的设计。该系统主要用于实现冷库温湿度的多点测量和控制，其主要功能为使用AM2301数字温湿度一体传感器测量冷库4个点的温湿度，测量数据进入AT89S52 单片机，经单片机进行数据处理后，使用RA8806控制器的JXD320240AF液晶显示屏显示测量的温湿度以及所设定的温湿度上下限，同时显示通过时钟芯片DS1302传送过来的日期和时间。另外，在测量的温湿度进入单片机后，单片机还要将测量的温湿度与所设定的温湿度进行比较，以确定温湿度是否超限，如果超限，单片机将控制相关的元件进行声光报警，并驱动继电器，控制相关的加热、加湿设备工作，系统的温湿度上下限和日期时间可以通过按钮来设置。本系统的重点在于对使用RA8806控制器的JXD320240AF液晶显示屏的控制和操作，使数据能够正常的按照设定要求显示。 1 RA8806控制器简介 RA8806是一个文字与绘图模式相结合的点矩阵液晶显示控制器，内建双图层显示内存，一般模式最大支持320×240点双图层混和显示，扩展模式支持 640×240点或320×480点单图层显示，支持4/8-bits的6800/8080 MPU接口和4/8-bitsLCD驱动接口，内建聪颖的8×8或4×8可调节长按键功能键盘扫瞄电路，支持水平和垂直区域卷动，内建简体/繁体中文 (GB/BIG5)和ASCII字体的ROM，支持90度、180度、270度文字旋转显示功能，支持1倍到4倍字型放大(垂直和水平)，内建 512Byte字型创造内存(CGRAM)，其中半型字为8×16点，全型字为16×16点，支持文字对齐功能，支持4灰阶显示(灰阶模式)，支持粗体字和行与行问距设定功能，内建脉波宽度调变(PWM)提供LCD对比或背光的调节。 2 系统硬件设计 2.1 系统总体框图本系统用于实现冷库温湿度的多点采集与控制，其相关温湿度数据和日期时间数据通过RA8806控制的JXD320240AF液晶屏实时显示，按照模块划分，可分为数据显示单元、多路温湿度检测单元、时钟单元、键盘输入单元、电源单元、驱动控制单元、超限报警单元。系统总体框图如图1所示。 2.2 单元设计 1)数据显示单元数据显示单元选用RA8806控制的JXD320240AF带中文字库的点阵图形液晶显示屏，主要用于显示多路温湿度，日期，时间以及所设定的温湿度上下限等数据，其共有22根引脚，引脚功能如表1所示。该显示屏除去电源和地之外的其他引脚与单片机直接相连，其中8位数据线与P1口连接，其他控制信号与P2口的相应位连接，接口电路如图2所示。 2)多路温湿度检测单元多路温湿度检测单元选用4个AM2301数字温湿度一体传感器，该传感器具有极高的可靠性和稳定性，响应速度快，抗干扰能力强，其采用单总线进行温湿度数据的传输，在开发各类温湿度控制系统时，所需要占用的硬件资源较少，其4个传感器分别接到单片机的P3.4、P3.5、P3.6、P3.7端，系统依次将 4路数据读入单片机，AM2301一般在距离小于20 m时需接5K左右的上拉电阻，Vcc和GND管脚连接高电平和地。 3)时钟单元时钟单元部分选用DS1302时钟芯片，其具有自动计时、掉电保护、闰年补偿等多种功能，采用串行通信方式与单片机连接，其SCLK端接到单片机的P3.0，I/O端接到P3.1，RST接到P3.2，电路如图3所示。 4)其他单元键盘输入单元主要实现温湿度上下限和日期时间的设定，其采用4个独立按键，分别接到单片机的P3.3，P0.1，P0.2，P0. 3端，其名称分别为设置、增加、减小、确认，功能分别为循环选择设定值，设定值加1，设定值减1，退出设置功能。超限报警单元选择声光报警的形式，声音选择具有一定功率的蜂鸣器，亮灯选择4个发光二极管，分别代表温度低于下限，温度高于上限，湿度低于下限，湿度高于上限，当某一项超限时，相应的发光二极管被点亮。 3 系统软件设计本系统在Keil4下，使用C语言开发，按照模块化设计的思想进行设计，主要包括数据显示模块、多路温湿度检测模块、时钟模块、键盘输入模块、超限报警与驱动模块。多路温湿度检测模块主要实现读取4路AM2301温湿度传感器传送的温湿度信号，将其转换成RA8806控制的LCD便于显示的格式，由于 AM2301是单总线数据传送，其读取时序时的控制是特别需要注意的问题。时钟模块主要是从时钟芯片DS1302读取年、月、日、时、分、星期，并将其转换成便于显示的格式。键盘输入模块由4个独立按键组成，用于设置温湿度的上下线，设置日期和时间，并将设置后的日期和时间重新写入DS1302，该部分通过外部中断的方式来实现，当按下确认按钮后，触发外部中断1，进入中断处理程序。超限报警与驱动模块用于判断温湿度是否超过设定温湿度的上下线，若超过，声光报警并驱动相应的继电器。其中数据显示模块是选用RA8806控制的JXD320240AF屏，将需要显示的温湿度数据、温湿度上下线数据，日期时间数据等采用适当的大小显示在适当的地方，这里主要介绍数据显示模块的设计思想及组成部分，主程序和中断程序的流程图。数据显示模块主要由以下函数组成：主程序流程图如图4所示，中断程序流程图如图5所示。 4 测试在系统设计完成后，对该系统从工作的稳定性、精度、响应速度等方面进行了较长时间的测试。在初始测试时，系统连续运行1个小时以后，出现数据反白显示，显示异常字符等情况，再连续运行2个小时，出现蓝屏，数据不能显示等情况，经过对软件和硬件电路板的测试，发现问题出现在电路板的设计方面，电路板上的导线设计过细，焊点不够牢靠。通过对电路板重新设计制作，以上问题得到解决。连续运行10天后，RA8806芯片发热量非常大，以至于显示屏部分区域泛红，再连续运行，泛红区域不断扩大。通过分析，一方面当时的系统测试是在夏天，室内温度就在30度左右，连续运行造成芯片发热量巨大;另一方面，电路板与显示屏之间的距离过小，使芯片产生的热量不能快速散发出去。于是对硬件进行了重新设计，给芯片增加散热装置，再进行测试。经过一个月的运行，该系统没有出现任何问题，数据显示正常，设置按钮、增加按钮、减少按钮、确认按钮都能够正常工作。温度测量值与实际温湿度的误差范围在 -0.2～+0.2℃范围内，相对湿度的最大误差为±2%RH，能够满足控制系统的要求。报警正常，没有误报现象，温湿度超过上下线的报警响应时间为 0.5 s，执行器工作正常，启动外部加热、加湿等设备的工作时间不超过3 s。时间和日期能够正常显示，没有误差，显示测试图如图6所示。 5 结束语使用RA8806控制器的JXD320240AF带中文字库的点阵图形液晶屏与同类LCD比较，具有显示数据量大、显示范围广、字体大小可调、可显示图形等诸多特点，其与单片机的连接非常方便，软件系统设计方便、灵活，特别适用于有较多数据显示需要的各类控制系统中，具有较高的工程应用价值。

时间：2015-11-26 关键词： LCD 单片机温湿度 ra8806
基于ZigBee协议的温湿度监测系统设计与实现

环境温湿度是影响工农业生产的重要因素，而传统的温湿监测系统多以人为主体，不仅费时费力，且在某些监测系统中，危险系数也较高。近年来，通过无线传感器网络对工农业生产环境实时地监测、监控已成为行业研究的热点。由于采用了无线网络，使得数据采集系统的设计更加安全、可靠和智能化。ZigBee作为一种低功耗、低成本、易于开发和应用的无线通信技术，被广泛应用于无线数据采集系统的设计中。但实际应用中，基于ZigBee的数据采集系统仍不同程度的面临以下问题：传输距离短;可扩展性差，若终端节点增加其他用途的测量传感器，多需重新设计连接电路;为增加传输距离而引入的射频前端占用主控芯片的引脚资源等。为实现对工农业生产环境中的温湿度进行实时、准确地监测，及时为生产策略的调整提供更多、更具价值的数据分析依据，文中设计了以CC2530和RFX2401C为射频单元、SHT 71为传感节点的ZigBee监测网络。 1 系统设计该监测系统主要由一个直接与上位机相连的ZigBee协调器，两个SHT71传感器数据采集节点组成。为实现ZigBee数据采集网络，分别进行系统的软硬件设计：系统硬件主要负责采集周围环境的温湿度数据信息;系统软件则负责数据信息的传递与处理等功能。 2 系统硬件设计协调器和传感器终端节点的核心为CC2530F256芯片。CC2530F256是TI公司生产的一款片上系统(System On a Chip，SOC)解决方案，应用于2.4 GHz频段，支持IEEE802.1 5.4、ZigBee和RF4CE。该芯片结合了领先的RF(Radio Frequency，RF)收发器的优良性能、工业增强型8051 MCU内核、系统内256 kB可编程闪存Flash、8 kB RAM、支持CSMA/CA功能、多种工作模式以满足低功耗系统的需求。CC2530芯片系列尺寸更小，价格普遍低于CC2430/CC2431芯片，传输距离更远，支持目前普遍使用的ZigBee-2007/PRO协议。Zig Bee 2007/PRO相对于以前的协议栈具有更好的互操作性、节点密度管理、数据负荷管理、支持网状网络等特点。同时，与CC2430相比，CC2530片上通用I/O口，均具有独立的中断请求能力，设计者可自定义中断请求引脚。基于以上优点，运用CC2530设计出的节点通信距离更远，组网性能更稳定可靠，且性价比更高，适用于系统设计。但CC2530本身具有的射频功能只适用于小功率传感网络，为增加节点的传输距离，采用RFX2401C作为射频前端，以放大输出功率。RF射频模块电路如图1所示。RFX2401C只需2个控制引脚，P1.1和P1.4，RXEN为高电平时，TXEN决定数据的收发。与采用CC2591的射频前端放大电路相比，连接、控制简单，节省引脚资源。在室外测试环境中，引入RFX2401C的ZigBee网络，通信距离平均增加了约60 m。 2.1 协调器节点硬件设计协调器为全功能设备(Full Function Device，FFD)，是ZigBee传感器网络的中心，负责网络的组建、维护、管理及协调各传感器节点的工作。协调器节点硬件电路主要由RF射频模块、RS232串口模块和电源模块组成。射频模块如图1所示，主要负责无线传输数据，增加RFX2401C芯片以提高传输距离，P0.2、P0.3用作串口通信引脚;RS232串口模块用于协调器与上位机通信，使用SP3223E完成RS232与TTL间的电平转换，电路连接如图2所示;5 V电源通过TPS79533低压稳压器输出稳定的3.3 V工作电压，对ZigBee射频模块和SP3223E供电。 2.2 传感器节点硬件设计传感器节点多为简化功能设备(Reduce Function Device，RFD)，其功能简单，无需进行复杂的数据处理，且接口外设较少。该节点的射频模块设计与协调器节点相同，采用的传感器为数字温湿度传感器SHT71。SHT71内部包括电容式聚合体测湿部件及能隙式测温部件、校验存储器等，与一个14位的A/D转换器和二线双向串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。默认测量分辨率为14 bit(温度)、12 bit(湿度)，在高速或超低功耗的应用中可将分辨率分别降至12 bit和8 bit。该传感器工作性能稳定、可靠，与MCU之间以二线双向串行接口方式通信，连接电路如图3所示。此外，电源引脚(Vdd，GND)之间还封装了一个100 nF的去耦滤波电容。 SCK用于MCU与传感器之间的同步通信，DATA三态门用于数据的读取。通过“启动传输”时序，完成数据传输的初始化工作，然后通过传输相应的命令指定SHT71的工作方式。测量过程为：微控制器先发一组测量指令，SHT71测量完成后，下拉DATA至低电平表示测量结束，接着传输2个字节的测量数据和1 Byte的CRC奇偶校验，其测量时序如图4所示。实验中，电源电压为5 V，温湿传感器的分辨率分别为12和8位。由于SHT71内部温度传感器的线性度较好，直接利用式(1)计算实际温度值T T=d1+d2·SOT (1) 其中，d1=-40，d2=0.04，SOT为温度测量值。而湿度传感器的线性度较差，为补偿湿度传感器的非线性以获取准确数据，采用式(2)修正输出数值RHline c1=-4，c2=0.648，c3=-7.2×10-4，SORH为湿度传感器相对湿度测量值。在测量与通信结束后，SHT71自动转入休眠模式，以减少能耗。 3 系统软件设计 3.1 ZigBee协议栈 ZigBee协议由IEEE802.15.4定义的物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、ZigBee联盟定义的网络层(NWK)、应用层(APL)及安全协议规范组成。协议栈框架如图5所示。 ZigBee支持星型、树形和网状型3种拓扑结构。在星型网络中，所有的终端设备均只与协调器通信，不同终端的数据交换需通过协调器实现，故星型网为单跳网络。树形和网状网具有在网络间对数据包路由的功能，因而为多跳网络。为简化设计，实验室中以协调器为中心，组建星型网络。软件设计上，采用符合ZigBee2007规范的ZStack-2.3.0协议栈，可兼容CC2530片上系统解决方案;开发环境为IAR EW，使用C语言编写应用程序。ZStack协议栈中嵌入了OSAL(Operating System Abstraction Layer)多任务操作系统，以便于对ZigBee协议进行管理。当某事件时间发生后，OSAL根据事件类型将其分配给能处理该事件的具体任务，并对事件加以处理。协调器负责ZigBee无线传感网络的组建。通电后，分别对硬件模块和OSAL初始化。在周围空间进行能量检测和信道扫描，选择一个合适的信道组建无线网络。为网络分配一个PANID标识，并为该ZigBee协调节点分配一个16位网络短地址(默认为0x0000)。在组网成功后，接收传感器节点的入网请求并为其分配网络地址、接收传感器节点发送的温湿度数据信息及上位机的控制命令等。协调器主体工作流程如图6所示。传感器终端节点主要负责温湿度的采集。初始化后扫描空间中是否有ZigBee网络存在，若有，则申请加入，并周期性发送温湿度测量数据给协调器，其工作流程如图7所示。 3.2 上位机监控界面在Microsoft Visual Stdio 2010开发平台中，利用C#/.NET。开发上位机用户监控界面。传感器节点采集的数据以ZigBee无线方式传递给协调器，再由协调器递交给上位机处理和显示。图8为温湿度实时监测界面，横轴为测量时间，纵轴为SHT71采集的数据。突变处是人为干预时产生的现象。可见，SHT71有较好的灵敏度及稳定性。 4 结束语文中利用CC2530和SHT71，设计并实现了可对温湿度进行无线采集的监测系统。在射频前端加入RFX2401C功放单元，有效增加了传输距离。系统将传感器终端节点采集的温湿信息经ZigBee网络传递给上位机存储和实时显示，便于生产人员分析处理。设计中，由于采用星型单跳网络，ZigBee网络覆盖范围小，可加入的传感器节点数目有限，满足实验中的应用要求，而应用在实际的生产过程中可能存在一定限制。下一步研究的重点是在传感器节点增加路由功能或引入有路由功能的RFD，组建网状或树形网络，增加ZigBee网络的覆盖范围。另外，设计拥有更多功能的传感器节点，以采集多种类型的环境因子，使系统更具实用价值。

时间：2015-02-13 关键词： Zigbee 温湿度 cc2530 rfx2401c z-stack-2007协议栈 sht71