CN201043902Y - 基于usb接口的智能温湿度测记仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属工农业环境监测仪器领域，基于USB接口的智能温湿度测记仪，由温湿度传感器、单片机U1、非易失性存储器U2、USB接口芯片U3、按键S1及LCD显示模块组成，温湿度传感器通过二线串行接口将数据直接传给单片机U1，单片机同时与非易失性存储器U2、LCD显示模块相连，实现数据的非易失存储和显示，按键S1直接与单片机U1相连，实现对温湿度手动采集与自动采集的一键转换，通过USB接口芯片U3使单片机U1与PC机进行数据通讯，可用于农业生产科研、化工医药、冷藏储运、气象水文、食品加工、档案室、实验室、博物馆、烟草等领域。

Description

基于USB接口的智能温湿度测记仪

技术领域

本实用新型涉及一种能测量、显示并记录环境温度和相对湿度的便携式仪器，尤其涉及一种通过USB接口与PC机进行数据通讯的智能温湿度测记仪。

背景技术

随着科学技术的发展，在许多环境领域需要对温湿度进行严格地检测与分析，如食品、药物生产的GMP认证、IT产品的恒温湿洁净化生产、机械电子产品的老化处理及生物医学产品的储存运输等。而目前的温湿度测量仪大多存在以下缺陷：(1)采用温湿度分别测量的方式，对相对湿度的测量不能很好地排除温度的干扰，受温度的影响大，而且每一路传感器都必须经过长时间复杂的校准与标定，互换性、一致性差，给仪器的大批量生产带来了困难；(2)测量仪的采集参数是通过PC机来设置的，这给用户的使用带来了不便，不能现场适时地实现人机交互；(3)仪器的显示部分采用LED或者笔段式LCD，不直观、可读性差；(4)密封性差，且测量主机与传感器在同一环境下工作，不适宜长时间工作在高湿环境下；(5)电池使用时间短，且不可再充电。以上缺点在浙江大学电气设备厂研制的温湿度记录仪ZDR-20以及同类产品上都有体现，此外，此类仪器与PC机的数据传输采用的是RS-232串行通讯，与现在计算机通用接口发展趋势不一致，很大程度上降低了仪器本身的通用性和便利性。

发明内容

为克服上述温湿度测量仪存在的缺陷，本实用新型在传感器的选型、用户使用的方便性、密封性、整机性能及智能化程度以及电源等方面进行了改进和创新，提供了一种可与PC机进行USB数据通讯的智能温湿度测记仪，进一步拓宽了温湿度测量仪的使用范围。

本实用新型提供一种基于USB接口的智能温湿度测记仪，由温湿度一体数字量输出传感器、单片机U1、非易失性铁电存储器U2、USB通讯接口芯片U3、按键S1及LCD显示模块组成，传感器通过二线串行接口与单片机U1相连，单片机U1通过二线串行接口与非易失性铁电存储器U2相连，按键S1与单片机U1相连，实现对温湿度手动采集与自动采集的一键转换，USB通讯接口芯片U3与单片机U1相连。本实用新型对温湿度的采集起停时间即可以通过USB接口由计算机来设置，也可以由按键S1设置，具有手动采集和自动采集双重功能，使用户使用更灵活、更方便；采集到的数据被保存到非易失性铁电存储器U2，也可通过USB接口上传到计算机供用户作进一步的分析和处理。

所述单片机U1采用AT89LV52。所述USB通讯接口芯片U3采用CH375实现与计算机的USB通讯，使得本实用新型与计算机的通讯更方便，通用性更强。

所述非易失性铁电存储器U2采用非易失性铁电存储器FM31256，系统掉电后数据不丢失，内置实时时钟、看门狗和低电压监测电路，体积小，功能多。所述基于USB接口的智能温湿度测记仪采用可充电锂电池供电，工作时间长，解决了经常更换电池的烦恼。

本实用新型采用航空插头与外部器件连接，密封性好，适应环境能力强。

附图说明

图1是本实用新型的系统连接框图。

图2是本实用新型的具体实施方案电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型由温湿度传感器、单片机U1、非易失性铁电存储器U2、USB通讯接口芯片U3、按键S1及LCD显示模块组成，传感器与单片机U1相连，单片机U1与非易失性铁电存储器U2相连，按键S1与单片机U1相连，实现对温湿度手动采集与自动采集的一键转换，USB通讯接口芯片U3与单片机U1相连。图中小虚线框为存储单元，其不仅可以实现对温湿度数据的非易失性存储，而且内置实时时钟、看门狗电路、电源监视电路，时钟为整个系统提供准确的时间信息，方便控制温湿度采集的起始时间、终止时间以及采集时间间隔。看门狗电路可对整个系统实施软件监控，防止系统程序“跑飞”，电源监视电路可确保系统电源电压不低于设定值，一旦系统电压低于设定值，那么系统通过蜂鸣器和LED指示灯实现声光报警；USB接口电路实现测记仪与PC机的数据交换；采集到的温湿度值经过数据处理显示在LCD上，同屏显示的还有露点值、现在的日期和时间，以及温湿度上下限越界图标、电池电压低图标、存储器存储空间溢出图标；LED指示灯用来指示USB配置情况、采集频率等信息；按键实现手动控制温湿度测记仪的采集与停止。

图2示出了本实用新型具体实施方式电路图，低电压单片机U1(AT89LV52)根据用户设定的采集起始时间、终止时间以及时间间隔或者手动采集按键状态，通过图中J1向传感器SHT11请求数据，单片机获得温湿度数据后，对其处理(包括对湿度的线性补偿和温度补偿，露点值的计算等)，然后保存在非易失性铁电存储器U2(FM31256)的存储单元中，如图所示，U2与单片机U1的通讯采用串行总线方式，只占用了单片机U1的P2.0和P2.1两个端口，节约了单片机U1的端口资源。采集到的数据被存储以后，随同露点值、现在时刻、现在日期，通过J2(图形点阵式液晶显示模块HGO12864)显示出来，通过汉字显示，即直观又易读，极大地方便了用户。U3是USB通讯接口芯片CH375，通过U3实现了本实用新型与PC机的USB通讯，即插即用，使用携带更方便，通用性更强。按键S1可实现对环境温湿度的手动采集，便于用户实时操作，当温湿度值超出用户设定的上下限值时，或者电源电量低、存储器空间不足时，蜂鸣器LS1和发光二极管D1分别采用声光报警通知用户。

本实用新型选用了温湿度一体数字量输出传感器SHT11，它采用了特有的工业化的CMOS技术，不仅有效地减少了模拟传输中的干扰，而且通过单传感器实现了双参数测量，无需校准和标定，保证了极高的可靠性、互换性以及卓越的长期稳定性，不仅克服了长期以来湿度测量受温度影响大的弊端，而且通过软件对湿度测量值进行了线形补偿和温度补偿，使得湿度的测量更准确。传感器采用金属封装成测试探头形式，并通过电缆与测记仪主机连接，测量时，可以只把此探头放到恶劣的测试环境下，而测记仪主机可以工作在正常环境下，拓展了测记仪的测量范围，另外，本实用新型与外界的接口(传感器接口、USB接口、充电器接口)全部采用航空插头，配合处用密封圈密封，提高了密封性能，延长了测记仪的寿命。采集到的温湿度值在显示的同时被存储到非易失性铁电存储器FM31256中，可实现无限制的读写次数，即使仪器掉电，也有10年数据保存期，可确保重要数据的安全性，为一些对数据实时性要求较高的场合提供了方便。另外该实用新型具有手动和自动两种温湿度采集模式，通过按键实现随起随停功能(即手动采集功能)，便于人机交互，方便了用户的使用。本实用新型的电源由随机配带的可充电锂电池提供，使用时间长，为仪器的使用提供了方便。

Claims (3)

1.一种基于USB接口的智能温湿度测记仪，由温湿度一体数字量输出传感器、单片机U1、非易失性铁电存储器U2、USB通讯接口芯片U3、按键S1、显示模块J2组成，其特征是：传感器与单片机U1相连，单片机U1与非易失性铁电存储器U2相连，按键S1与单片机U1相连，实现对温湿度手动采集与自动采集的一键转换，USB通讯接口芯片U3与单片机U1相连。

2.根据权利要求1所述的基于USB接口的智能温湿度测记仪，其特征是：单片机U1采用AT89LV52，存储器U2采用内置实时时钟、看门狗、低电量监测电路的非易失性铁电存储器FM31256。

3.根据权利要求1所述的基于USB接口的智能温湿度测记仪，其特征是所述的接口芯片采用CH375。

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