CN201795814U

CN201795814U - 一种集成温湿度监测装置

Info

Publication number: CN201795814U
Application number: CN2010205041471U
Authority: CN
Inventors: 陈晓
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2020-08-25

Abstract

本实用新型提供了一种集成温湿度监测装置，所说的装置包括单片机、温湿度传感器、显示电路、键盘输入模块、通信接口模块、语音播放模块、计算机和电源，其中温湿度传感器、显示电路、键盘输入模块、通信接口模块、语音播放模块分别与单片机相连。本实用新型的集成温湿度监测装置具有如下有益效果：1)本装置克服了传统温湿度仪测量精度低，电路复杂，调试及标定困难等缺点，使系统的硬件电路结构得到高度简化，系统结构简单，实现容易，具有测量精度高，硬件电路合理，性价比高，使用方便等特点；2)该装置具有较高的可靠性、安全性及实用性，可应用到大部分温湿度的高精度实时测量和自动记录中。

Description

一种集成温湿度监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种温度和湿度监测装置，尤其是一种集成型温湿度监测装置，属于温湿度测量技术领域。

背景技术

在工农业生产、日常生活、气象观测、科研等领域，经常需要对环境温度和湿度度进行实时测量。研究温湿度的测量方法和装置具有重要的意义。传统的测量方式采用水银温度计和干湿球湿度计查算法以及目前的非实时性单片机测控系统不易实时测量温湿度。而且它们存在着误差大，操作使用不便等问题。使用时受人员、地点、空间等诸多因素的影响较大。随着现代电子技术和微型计算机技术的日新月异，微机测量和控制技术应用广泛。单片机以其处理能力强、运行速度快、功耗低等优势，使其在温湿度测量与控制系统中获得了广泛的应用。

测量温湿度的关键是传感器，温湿度传感器的发展经历了传统的分立式温湿度传感器、模拟集成温湿度传感器和智能集成温湿度传感器三个发展阶段。目前，国际上新型温湿度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。

但是，现有的温湿度监测装置存在着下列不足之处：1)测量精度低；2)电路复杂，标定困难，导致现有的温湿度监测装置性价比不高，使用起来比较复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是要克服现有温湿度测量装置的不足之处，提供一种集成温湿度监测装置。

本实用新型的集成温湿度监测装置中，所说的装置包括单片机、温湿度传感器、显示电路、键盘输入模块、通信接口模块、语音播放模块、计算机和电源，其中温湿度传感器、显示电路、键盘输入模块、通信接口模块、语音播放模块分别与单片机相连。

优选地，

所说的通信接口模块为UART/USB通信接口模块，单片机通过UART/USB通信接口模块与计算机相连。

所说的温湿度传感器采用SHT21型数字式温湿度传感器。

所说的单片机采用SPCE061A凌阳单片机。

本实用新型的集成温湿度监测装置的工作原理如下：整个系统以单片机为核心，前向通道包括温湿度传感器和键盘输入模块。后向通道包括三部分：显示电路、通信接口模块以及语音播放模块。温湿度传感器用来采集环境的温湿度数据，之后将数据送往微处理器。微处理器作为系统的核心部件，将收集到的传感器数据输送出去。此信号一部分送往显示模块，以提供实时数据的显示。另一部分信号通过通信接口模块传送至计算机，可以直接在计算机上观察温湿度的变化曲线，并根据曲线作进一步的分析和处理。键盘输入模块可以设定温湿度的报警值。语音播放模块播放通过键盘输入的设定数值，并在需要的时候播放当前时刻的温湿度数值。另外，当温湿度超出限定范围，语音播放模块还可以报警。

本实用新型的集成温湿度监测装置具有如下有益效果：

1)本装置采用抗干扰性能强、功耗低的16位SPCE061A单片机和数字式温湿度传感器，将温湿度到电量转换、模拟电量调理放大和模数转换等集成在一个芯片上，克服了传统温湿度仪测量精度低，电路复杂，标定困难等缺点，使系统的硬件电路结构得到高度简化，系统结构简单，实现容易，具有测量精度高，硬件电路合理，性价比高，使用方便等特点；

2)该装置具有较高的可靠性、安全性及实用性，可应用到大部分温湿度的高精度实时测量和自动记录中。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式来对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，本实用新型的集成温湿度监测装置，包括单片机、温湿度传感器、显示电路、键盘输入模块、通信接口模块、语音播放模块、计算机和电源，其中温湿度传感器、显示电路、键盘输入模块、通信接口模块、语音播放模块分别与单片机相连。电源为单片机、通信接口模块和显示电路供电。单片机通过UART/USB接口电路与计算机相连。

所述单片机选用SPCE061A单片机。单片机是系统的核心，它控制测量过程，进行数据处理。SPCE061A是凌阳科技推出的一款功能强大的16位单片机。它具有强大的DSP处理功能，可以非常方便地实现复杂的数据处理，包括基本的加减运算和复杂的乘积运算处理。它内置2KB的SRAM和32KB闪存。SPCE061A单片机处于备用状态下时耗电2μA。它具备触键唤醒的功能，能够非常容易地进行复杂的算术逻辑运算。它配有很多语音播放函数，用SPCE061A实现语音播放极为方便。

温湿度传感器采用Sensirion公司的SHT21型数字式温湿度传感器。SHT21属于Sensirion温湿度传感器家族中的贴片封装系列，是尺寸最小的湿度传感器。SHT21温湿度传感器将敏感元件、标定存储器和数字接口集成在3x3mm的衬底上，输出完全标定的数字信号。此外，传感器还提供电子的识别跟踪信息。除敏感元件部分，传感器外表采用包覆成型，可以减少传感器受外界因素如老化，震动，挥发性化学气体的影响，保证其具有良好的稳定性。因此，该产品具有品质卓越、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。它易于与单片机连接，可以去除A/D模块，降低硬件成本，简化系统电路。温度范围-40-+125℃，湿度范围0-100％RH，功耗1.5μw。为了保证测试精度，系统设计了多个温湿度采集通道，以便测试温度场分布较大的环境。

显示电路采用驱动128段LCD显示器HT1621D，用于显示现场的温湿度值、时间、故障和报警状态。HT1621D是一个内存映射、多功能、I²C接口的LCD驱动器，可以驱动多段LCD字符。同时它还具备了省电命令，可有效地减少本身功耗。其工作电压为2.4～5.2V，配置方式由软件调节。这里利用其两线串行模式与单片机接口，简化了与单片机的接口电路设计，并减少了硬件资源的占用。

键盘输入模块由SPCE061A的IOB5～8组成。因为SPCE061A可以通过设置I/O端口的控制寄存器将端口设置为带下拉电阻的输入口，所以在连接硬件时无需在片外接下拉电阻。它们分别是功能键、增加键、减少键、复位键。用来实现温、度上、下限的设置功能。每按一下升温键则将当前的设定温度升高1℃，每按一下降温键则将当前的设定温度降低1℃。

语音播放模块采用SPY0030功率放大器对音频信号进行放大，并驱动喇叭，完成语音播放。它可以工作在2.4～6.0V范围内，最大输出功率可达700mW。

本装置中采用5V电池供电，并提供了标准直流供电接口。为了延长系统中电池的供电时间，系统主要部件在闲置时快速进入休眠模式，其外设模块也进入休眠状态。

通信接口模块实现单片机和计算机之间的数据传输。UART/USB通信接口模块将单片机的UART端口转换为符合USB通信协议标准的USB端口。USB/UART转换口模组的主要器件为：SPCP825A芯片及使芯片工作的晶振、复位等外围电路，MAX232芯片用于电平转换。USB/UART转换口模组上的SPCP825A芯片在出厂时已经写入程序，使用到的资源为：J2的PA6、PA7；9针的串口、USB接口。该模块以SPCP825A为核心。SPCP825A芯片是一款集成USB、SPI等通讯模块的8位处理器，可应用于数据的上传和下载，或者只作为UART到USB、UART到PS/2、SPI到USB、SPI到PS/2的转换等场合。两个模块一定要共地，在成功连接单片机和USB/UART模组后，还要用USB接口线将计算机与USB/UART模组连接起来，并在计算机端安装USB驱动程序。

计算机接收端程序采用C语言编程。接受部分程序设计上分为接收部分初始化和接受两部分，首先是对接受端口的初始化。如设置波特率，选择并打开通信端口，设置多少个接受数据触发一个串口事件，串行口传输数据格式，清除缓冲区中的数据。数据接收部分代码，接收完数据先判断桢头和桢尾正确性。假如桢头和桢尾是正确的，就把接收到的中间数据还原为温湿度值并传送给绘图程序，假如接收到的桢头和桢尾数据是错误的，则不进行相应操作。显示界面由串行口设置、功能按钮、曲线输出窗口三部分组成，使用时首先要选择正确的端口然后上下位机的波特率，数据格式要一致。完成以上操作，点击连接即可。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施实例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种集成温湿度监测装置，其特征在于，所说的装置包括单片机、温湿度传感器、显示电路、键盘输入模块、通信接口模块、语音播放模块、计算机和电源，其中温湿度传感器、显示电路、键盘输入模块、通信接口模块、语音播放模块分别与单片机相连。

2.根据权利要求1所述的集成温湿度监测装置，其特征在于，所说的通信接口模块为UART/USB通信接口模块，单片机通过UART/USB通信接口模块与计算机相连。

3.根据权利要求1所述的集成温湿度监测装置，其特征在于，所说的温湿度传感器采用SHT21型数字式温湿度传感器。

4.根据权利要求1所述的集成温湿度监测装置，其特征在于，所说的单片机采用SPCE061A凌阳单片机。