CN201653581U

CN201653581U - 一种温度与湿度检测仪

Info

Publication number: CN201653581U
Application number: CN2010201524618U
Authority: CN
Inventors: 侯东良
Original assignee: Shanghai Polytechnic University
Current assignee: Shanghai Polytechnic University
Priority date: 2010-04-08
Filing date: 2010-04-08
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2020-04-08

Abstract

一种温度与湿度检测仪，包含核心模块、温度传感电路和湿度检测电路。核心模块分别与温度传感电路、湿度传感电路电路连接，温度传感电路与湿度传感电路在核心模块的控制下分别对外界的温度与湿度进行感应与检测，生成数据输送至辅助模块进行显示。本实用新型的优点是：满足了用户对测量精度的要求，又使仪器具有结构简单、易于后期修改、使用方便；可以广泛应用于工业生产、科学实验、环境监控等不同领域；体积小、操作简单、性能稳定、测量精度高和抗干扰能力强。

Description

一种温度与湿度检测仪

技术领域

本实用新型提供一种检测仪，具体涉及的是一种温度与湿度检测仪。

背景技术

温度与湿度作为一项环境参数，在很多方面都起着重要的作用。像工业生产、科学实验等活动都需要在特定的温湿度条件下进行，而在仓库存储、楼宇自控、气象工作、航空航天等领域对温度和相对湿度也都有不同要求。因此，研制一种可靠、实用的检测仪器用以精确测量环境中的温度和相对湿度就显得特别重要。

进入21世纪后，特别在我国加入WTO后，国内产品面临巨大挑战。各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。例如纺织行业，温湿度是影响纺织品质量的重要因素，但纺织企业对温湿度的测控手段仍很粗糙，十分落后，绝大多数仍在使用干湿球湿度计，采用人工观测，人工调节阀门、风机的方法，其控制效果可想而知。制药行业里也基本如此。而在食品行业里，则基本上凭经验，很少有人使用湿度传感器。目前，在湿度测试领域大部分湿敏元件性能还只能使用在通常温度环境下。在需要特殊环境下测湿的应用场合大部分湿度传感器都会产生异常情况。

生活、工作环境条件中的温湿度指标是测量的重要参数，不论是大气环境温湿度测试、仓库管理、图书馆还是工业控制测量与计量检定，都需要在符合操作规定的温湿度环境条件下进行。而温湿度也是最不易保障的指标，针对这一情况，研制一种可靠、实用的检测仪器显得非常重要。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化的方向飞速发展。传统的温度计读数方便，但没法将温度值传送到远程机器上。而数字式温度计则改善了这些缺点，如有需要可将温度传送到远程机器上来监控温度，温度过高则可报警。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种温度与湿度检测仪，可以实时、准确的测量不同环境中的温度和湿度，并能设置温度与湿度的上下限以及进行报警，并通过液晶显示器显示当前环境的温度及湿度。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种温度与湿度检测仪，其特点是，包含核心模块、温度传感电路和湿度检测电路；

上述的核心模块分别与温度传感电路、湿度传感电路电路连接；

所述的温度传感电路与湿度传感电路在核心模块的控制下分别对外界的温度与湿度进行感应与检测，生成数据输送至辅助模块进行显示。

上述的温度和湿度检测仪，其中，核心模块是单片机。

上述的温度和湿度检测仪，其中，温度传感电路和湿度检测电路分别包含温度传感器和湿度传感器。

上述的温度和湿度检测仪，其还包含实现人机对话功能的键盘扫描电路，其与核心模块电路连接。

上述的温度和湿度检测仪，其还包含显示温度与湿度数据的液晶显示器显示电路，其与核心模块电路连接。

上述的温度和湿度检测仪，其还包含具有超限报警功能的报警电路，其与核心模块电路连接。

上述的温度和湿度检测仪，其还包含实现核心模块与计算机之间的交互作用的接口通信电路，其与核心模块电路连接。

本实用新型与现有技术相比，其优点在于：满足了用户对测量精度的要求，又使仪器具有结构简单、易于后期修改、使用方便；可以广泛应用于工业生产、科学实验、环境监控等不同领域，具有广阔的市场前景；体积小、操作简单、性能稳定、测量精度高和抗干扰能力强。

附图说明

图1是本实用新型提供的温度与湿度检测仪的结构框图；

图2是本实用新型提供的温度与湿度检测仪温度传感电路的电路图；

图3是本实用新型提供的温度与湿度检测仪湿度传感电路的电路图；

图4是本实用新型提供的温度与湿度检测仪键盘扫描电路的电路图；

图5是本实用新型提供的温度与湿度检测仪报警电路的电路图；

图6是本实用新型提供的温度与湿度检测仪接口通信电路的电路图。

具体实施方式

以下结合图1～图6，详细说明本实用新型一个优选的实施例。

如图1所示，图1是本实用新型提供的温度与湿度检测仪的结构框图。

一种温度与湿度检测仪，包含核心模块1、温度传感电路2、湿度检测电路3、键盘扫描电路4、液晶显示器显示电路5、报警电路6和接口通信电路7。核心模块1分别与温度传感电路2、湿度传感电路3、键盘扫描电路4、液晶显示器显示电路5、报警电路6和接口通信电路7电路连接。温度传感电路2与湿度传感电路3在核心模块1的控制下分别对外界的温度与湿度进行感应与检测，生成数据输送至辅助模块进行显示。

核心模块1是89c51单片机，采用总线型40只引脚的双列直插封装(DIP)方式，其内部包含有4K字节的Flash存储器、128字节的RAM、4个并口(P0口、P1口、P2口、P3口)、1个串口、2个定时/计数器、6个中断源。

89c51单片机的主要性能参数有：与MCS-51产品指令系统完全兼容；4K字节可重擦写Flash闪速存储器；1000次擦写周期；全静态操作：0Hz-24MHz；三级加密程序存储器；128*8字节内存RAM；32个可编程I/O口线；2个16位定时/计数器；6个中断源；可编程串行UART通道；低功耗空闲和掉电模式。

89c51单片机的外部引脚功能有：VCC：供电电压；GND：接地；P0口：P0口为一组8位漏级开路双向I/O口，也即地址/数据总线复用口；P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路；P2口：P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路；P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3口输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路；RST：复位输入，当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平使单片机复位；ALE/PROG：当访问外部程序存储器时，ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节；/PSEN：外部程序存储器的选通信号；EA/VPP：外部访问允许；XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端；XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。

89C51单片机的时钟信号通常有两种产生方式：一是内部时钟方式：二是外部时钟方式。内部时钟方式。在89C51单片机内部由一个振荡器，只要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外界石英晶体(简称晶振)就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。电容器C1和C2的作用是稳定频率和快速起振，电容值为5～30pF，典型值为30pF。晶振CYS的振荡频率范围为1.2MHz～12MHz，典型值为12MHz和6MHz。

复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种初定的初始状态。单片机的工作就是从复位开始的。上电复位要求接通电源后，单片机自动实现复位操作。上电瞬间RST引脚获得高电平随着给电容充电，RST引脚的高电平将逐渐下降。RST引脚的高电平只要能保持足够的时间(两个机器周期)，单片机就可以进行复位操作。单片机复位后程序从0000H地址单元开始执行，单片机启动后，片内RAM为随机值，运行中的复位操作不改变RAM的内容。

如图2所示，图2是本实用新型提供的温度与湿度检测仪温度传感电路的电路图。

温度传感电路2包含温度传感器DS18B20，DS18B20可以采用寄生电源方式工作，从单总线上摄取能量，在信号线处于高电平期间把能量存储在内部电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源充电，DS1820也可用外部3～5.5V电源供电。采用外部供电方式时可以不用强上拉，但只要外部电源处于工作状态，GND引脚不得悬空。温度高于100时，不推荐使用寄生电源，应采用外部电源供电

DS18B20是美国DALLAS公司生产的一线数字式温度计芯片，它具有结构简单，不需外接元件，采用一根I/O数据线既可供电又可传输数据、并可由用户设置温度报警界限等特点，可广泛用于食品库、冷库、粮库等需要测温的地方。

DS1820的特征参数为：测温范围-55℃～+125℃；在-10℃～+85℃时精度为±0.5℃(DS1822除外)；用户可定义的EEPROM，设定的报警温度存在非易失存储器中(DS1822除外)；无需外部元件；使用电压3V～5V；与DS1820软件略有不同；可编程分辨率9～12位，可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃；TO-92、SOIC及CSP封装可选；“一线总线”特征：独特的电源和信号复合在一起，仅使用一条口线，每个芯片唯一编码，支持联网寻址，简单的网络化的温度感知，零等待功耗。

DS18B20的主要数据部件如下：1、64位ROM；2、温度传感器；3、非易失性温度告警触发器TH和TL。在64位ROM中，包含8位产品系列编码(DS18B20是28H，DS1820为10H)，48位序列号，最后8位是CRC校验码。完成温度变换后，所测温度值与存储在TH和TL的触发值比较，如果测温值高于TH或低于TL，DS18B20内部的告警标志就被置位，表示温度值超出测量范围。

如图3所示，图3是本实用新型提供的温度与湿度检测仪湿度传感电路的电路图。

湿度检测电路3包含湿度传感器HS1101，HS1101测量湿度采用将HS1101置于555振荡电路中，将电容值的变化砖换成电压频率信号，可以直接被微处理器采集。555芯片外接电阻R57，R58与HS1101，构成对HS1101的充电回路。7端通过芯片内部的晶体管对地短路实现对HS1101的放电回路，并将引脚2，6端相连引入到片内比较器，构成一个多谐波振荡器，其中，R57相对于R58必须非常的小，但决不能低于一个最小值。R51是防止短路的保护电阻。

HS1101作为一个变化的电容器，连接2和6引脚。引脚作为R57的短路引脚。HS1101的等效电容通过R57和R58充电达到上限电压(近似于0.67VCC，时间记为T1)，这时555的引脚3由高电平变为低电平，然后通过R58开始放电，由于R57被7引脚内部短路接地，所以只放电到触发界线(近似于0.33VCC，时间记为T2)，这时555芯片的引脚3变为高电平。通过不同的两个电阻R19，R20进行传感器的不停充放电，产生方波输出。

温度检测采用HS1101型温度传感器，HS1101是HUMIREL公司生产的变容式相对湿度传感器，采用独特的工艺设计。

HS1101的主要性能特征：全互换性，在标准环境下不需校正；长时间饱和下快速脱湿；可以自动化焊接，包括波峰焊或水浸；高可靠性与长时间稳定性；固态聚合物结构；可用于线性电压或频率输出回炉；快速反应时间。主要参数：工作温度：-40～100℃；储存温度：-40～125℃；供电电压：10V；湿度范围：0～100％RH；焊接时间10S；湿度测量范围：1～99；标称电容：177、180、183pF；温度效应：0.04pF/℃；迟滞：±1.5；反应时间：5S；工作频率：10KHz。

如图4所示，图4是本实用新型提供的温度与湿度检测仪键盘扫描电路的电路图。键盘扫描电路4是实现人机对话的功能，用户可通过键盘扫描电路完成参数输入、菜单选择等操作。

液晶显示器显示电路5显示温度与湿度数据。12864M汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字(16X16点阵)、128个字符(8X16点阵)及64X256点阵显示RAM(GDRAM)。

主要技术参数和显示特性如下所示，电源：VDD 3.3V～+5V(内置升压电路，无需负压)；显示内容：128列×64行；显示颜色：黄绿；显示角度：6：00钟直视；LCD类型：STN；与MCU接口：8位或4位并行/3位串行；配置LED背光；多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等；逻辑工作电压(VDD)：4.5～5.5V；电源地(GND)：0V；工作温度(Ta)：0～60℃(常温)/-20～75℃(宽温)。

如图5所示，图5是本实用新型提供的温度与湿度检测仪报警电路的电路图。

报警电路6当温湿度检测仪检测到的相对湿度超过用户设定的上下限时，单片机通过P2.7口输出语音信号使报警电路发出警报。

如图6所示，图6是本实用新型提供的温度与湿度检测仪接口通信电路的电路图。

当单片机技术具体应用到工厂、企业及各类其他领域中，肯定要与外部数据传输，其交互性也使得单片机的应用越来越广，我们可以利用串行口来传数据，传控制命令等，利用串口来实现PC机与单片机之间的交互作用。

所谓“串行通信”是指外设和计算机间使用一根数据信号线(另外需要地线，可能还需要控制线)，数据在一根数据信号线上一位一位地进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。

目前我们较为常用的串口有9针(DB9)和25针串口(DB25)。最为简单且常用的是三线制接法，即接地、接收数据和发送数据三脚相连。在本实用新型中用到了9针串口。

在典型的应用中，MAX232的管脚T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT接TTL/CMOS电平的管脚，管脚T1OUT、T2OUT、R1IN、R2IN接RS-232C电平的相应管脚，TTL/CMOS电平的T1IN、T2IN管脚应接单片机的串行发送管脚TXD；R1OUT、R2OUT应接单片机的串行接收管脚RXD1.与之对应的RS-232C电平的T1OUT、T2OUT应接PC机的接收端RD；R1IN、R2IN应接PC机的发送端TD1。在本实用新型中使用MAX232CPE芯片来实现TTL与RS-232C电平转换。

综上所述，本实用新型提供的温度与湿度检测仪具有如下优点：满足了用户对测量精度的要求，又使仪器具有结构简单、易于后期修改、使用方便；可以广泛应用于工业生产、科学实验、环境监控等不同领域，具有广阔的市场前景；体积小、操作简单、性能稳定、测量精度高和抗干扰能力强。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种温度与湿度检测仪，其特征在于，包含核心模块(1)、温度传感电路(2)和湿度检测电路(3)；

所述的核心模块(1)分别与温度传感电路(2)、湿度传感电路(3)电路连接；

所述的温度传感电路(2)与湿度传感电路(3)在核心模块(1)的控制下分别对外界的温度与湿度进行感应与检测，生成数据输送至辅助模块进行显示。

2.如权利要求1所述的温度与湿度检测仪，其特征在于，所述的核心模块是单片机。

3.如权利要求1所述的温度与湿度检测仪，其特征在于，所述的温度传感电路(2)和湿度检测电路(3)分别包含温度传感器和湿度传感器。

4.如权利要求1所述的温度与湿度检测仪，其特征在于，还包含实现人机对话功能的键盘扫描电路(4)，其与核心模块(1)电路连接。

5.如权利要求1所述的温度与湿度检测仪，其特征在于，还包含显示温度与湿度数据的液晶显示器显示电路(5)，其与核心模块(1)电路连接。

6.如权利要求1所述的温度与湿度检测仪，其特征在于，还包含具有超限报警功能的报警电路(6)，其与核心模块(1)电路连接。

7.如权利要求1所述的温度与湿度检测仪，其特征在于，还包含实现核心模块与计算机之间的交互作用的接口通信电路(7)，其与核心模块(1)电路连接。