CN202433118U

CN202433118U - 室内温湿度报警器

Info

Publication number: CN202433118U
Application number: CN2011205276556U
Authority: CN
Inventors: 邹海荣
Original assignee: Shanghai Dianji University
Current assignee: Shanghai Dianji University
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2021-12-16

Abstract

一种室内温湿度报警器，包括箱体和线路板；所述箱体包括蜂鸣器组、报警灯组、显示屏、第一按键组和第二按键组；在所述箱体内部设有线路板；所述线路板包括温湿度检测电路、单片机工作电路、显示电路和报警电路；所述温湿度检测电路与所述单片机工作电路连接；所述单片机工作电路分别与所述温湿度检测电路、显示电路和报警电路连接；所述显示电路分别与所述显示屏和所述单片机工作电路连接；所述报警电路包括温度声光报警电路以及湿度的声音报警和灯光报警，所述温度声光报警电路和所述湿度声光报警电路均各自通过一三极管与所述单片机工作电路连接。

Description

室内温湿度报警器

技术领域

本实用新型涉及环境参数控制领域，具体地说，涉及室内温湿度报警器。

背景技术

人类居住环境的温湿度对人体的健康和舒适度影响很大，舒适的温度范围是：夏天应在25℃～29℃，冬天应在18℃～20℃。人体对温度比较敏感，因此，人们对温度很关注。但湿度并不像温度那样能被人体灵敏地感受而且一天当中湿度变化很大，有时可能在20%～90%之间变化。室内相对湿度在40％-60％之间，人体感觉最舒适，且各种病菌不易传播。湿度太高和太低人体都会不舒适，湿度太高容易使人感到烦闷，食物和衣物容易发霉，而湿度太低则容易引起呼吸道疾病，皮肤干燥瘙痒。随着生活质量的提高，人们对湿度的要求也日益关注，许多人买了加湿器和除湿器，但是却不知道合适的开启和停止时间。

现在人们生活和办公环境中常用的是模拟式的温度计和湿度计，其不足之处为功能单一、精度低、无法报警。而具有报警功能的温湿度计一种是分别采用湿敏电阻和热敏电阻作为测湿和测温元件，输出的电信号通过放大电路进行放大，再进行模/数转换后输入单片机；另一种是分别采用温度和湿度的专用数字传感器，二者的不足之处均为硬件电路较复杂、功能单一，不能由使用者根据个人感受设置报警的温湿度上下限或根据个人喜好的工作或生活环境要求分别选择声音或灯光报警。

发明内容

本实用新型的目的是，要解决上述的技术问题，提供一种室内温湿度报警器，实现室内温度、湿度的实时检测、分析、处理来及时提醒人们开启加湿器、除湿器、空调等设备，创造更舒适的生活和工作环境，以及由使用者根据个人感受设置报警的温湿度上下限，以及根据个人喜好的工作或生活环境要求分别选择声音或灯光报警。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种室内温湿度报警器，包括箱体和线路板；所述箱体包括蜂鸣器组、报警灯组、显示屏、第一按键组和第二按键组；在所述箱体内部设有线路板；所述线路板包括温湿度检测电路、单片机工作电路、显示电路和报警电路；所述温湿度检测电路与所述单片机工作电路连接；所述单片机工作电路分别与所述温湿度检测电路、显示电路和报警电路连接；所述显示电路分别与所述显示屏和所述单片机工作电路连接；所述报警电路包括温度声光报警电路以及湿度的声音报警和灯光报警，所述温度声光报警电路通过一第I三极管分别与所述第一按键组、所述蜂鸣器组的第一蜂鸣器、所述报警灯组的第一报警灯以及所述单片机工作电路连接，所述湿度声光报警电路通过一第II三极管分别与所述第二按键组、所述蜂鸣器组的第二蜂鸣器、所述报警灯组的第二报警灯以及所述单片机工作电路连接。

进一步，所述单片机工作电路采用STC89C52单片机，所述单片机的RET接口分别通过与第一电阻元件R13与一复位电路连接；XTAL1和XTAL2接口分别与第一晶振电路的两个输出端相连；P1.0接口与所述温湿度检测电路相连；P0.1-P0.7接口分别与所述显示电路相连；P2.0-P2.1接口分别与所述报警电路相连。

进一步，所述显示屏设置在所述箱体的表面，所述显示电路与所述显示屏相连；所述显示电路采用1602字符型液晶显示模块，所述液晶显示模块的引脚RS连接所述单片机的P0.1接口、引脚RW连接所述单片机的P0.2接口、引脚E连接所述单片机的P0.3接口、引脚DB4-DB7分别连接所述单片机的P0.4-P0.7接口。

进一步，所述温湿度检测电路采用DHT11数字温湿度传感器，所述DHT11分别与供电电源和所述单片机的P1.0接口相连接。

进一步，所述报警灯组采用发光二极管。

进一步，所述第一按键组的第五按键S5和所述第一报警灯串联后与串联的所述第一按键组的第六按键S6和所述第一蜂鸣器并联后连接至所述第I三极管的集电极，所述第I三极管的基极与所述单片机的P2.0接口相连；所述第二按键组的第七按键S7和所述第二报警灯串联后与串联的所述第二按键组的第八按键S8和所述第二蜂鸣器并联后连接至所述第II三极管的集电极，所述第II三极管的基极与所述单片机的P2.1接口相连。

进一步，所述箱体进一步包括一第三按键组，所述线路板进一步包括一温湿度设置电路；所述温湿度设置电路分别与所述第三按键组以及所述单片机工作电路连接。

进一步，所述第三按键组分别通过所述温湿度设置电路的电阻元件与所述单片机相连；所述第三按键组的第一按键S1通过所述温湿度设置电路的第二电阻元件R1与所述单片机的P3.4接口相连、第二按键S2通过第三电阻元件R2与所述单片机的P3.5接口相连、第三按键S3通过第四电阻元件R3与所述单片机的P3.6接口相连、第四按键S4通过第五电阻元件R4与所述单片机的P3.7接口相连。

进一步，所述报警器进一步包括一系统时钟电路，所述系统时钟电路采用实时时钟芯片DS130，所述DS1302的SCLK、RST、I/O三个端口分别与所述单片机的P3.0-P3.2接口相连、VCC1接口与供电电源相连、VCC2接口与3伏电源相连、X1和X2接口分别与第二晶振电路的两个输出端相连

本实用新型的积极效果是：实时显示室内温度值和湿度值，当超过设定的温湿度舒适范围时，进行声光报警。由于环境因素或个人因素，温度和湿度都可选择进行LED灯光报警或蜂鸣器声音报警。对不同的使用者，温湿度舒适范围可以通过按键自行设定。

附图说明

图1为本实用新型室内温湿度报警器的箱体的结构示意图；

图2为本实用新型室内温湿度报警器的线路板的结构示意图；

图3为温湿度检测电路图；

图4为单片机工作电路图；

图5为系统时钟电路图；

图6为显示电路图；

图7为温湿度设置电路图；

图8为报警电路图。

图中的标号分别为：

11、箱体；12、线路板；

111、显示屏； 112、第一按键组；113、第二按键组；

114、第三按键组；115、蜂鸣器组；116、报警灯组；

121、温湿度检测电路；122、单片机工作电路；123、系统时钟电路；

124、显示电路；125、温湿度设置电路；126、报警电路。

具体实施方式

以下结合附图介绍本实用新型室内温湿度报警器的具体实施方式。

参见附图1-2，本实用新型室内温湿度报警器，包括箱体11和线路板12,所述箱体11包括显示屏111、第三按键组112、第一按键组113和第二按键组114、蜂鸣器组115、报警灯组116。

在所述箱体11内部设有线路板12；所述线路板12包括温湿度检测电路121、单片机工作电路122、系统时钟电路123、显示电路124、温湿度设置电路125和报警电路126。

所述温湿度检测电路121与所述单片机工作电路122连接，用于实时检测室内环境中的温湿度，并将检测结果传送所述至单片机工作电路122；所述温湿度检测电路121采用DHT11数字温湿度传感器，它是一款含有已校准熟悉信号输出的温湿度复合传感器，应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，无需额外部件，输出是单总线数字信号。它的湿度测量范围为20%-90%RH（Relative Humidity，相对湿度），测量精度为±5.0%RH；温度测量范围为0-+50℃，测量精度为±1.0℃。非常适合一般家用室内空气温湿度测量，可靠性与稳定性高，功耗极低。

所述单片机工作电路122分别与所述温湿度检测电路121、系统时钟电路123、显示电路124、温湿度设置电路125以及报警电路126连接；所述单片机工作电路122采用STC89C52单片机，它是8051单片机的增强型，指令代码完全兼容8051单片机，工作电压为5.5V-3.3V。所述单片机的主要功能特征为：32个双向I/O接口、时钟频率0-24MHz、8K可反复擦写FlashROM（闪存）、3个16位可编程定时/计数器中断、256*8bit（比特）内部RAM(存储器)、2个串行中断、2个外部中断源、可编程UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发）串行通道、低功耗空闲和掉电模式等。所述单片机接收所述温湿度检测电路121采集的当前温度值和当前湿度值，并将它们分别与存储在所述单片机中的预先设置的报警温度的上限值、下限值以及报警湿度的上限值、下限值进行比较处理，得出比较结果后，输出控制信号来控制报警模块发出温度或湿度的声光报警信号。

所述系统时钟电路123与所述单片机工作电路122连接；所述系统时钟电路123采用实时时钟芯片DS1302完成年、月、周、日、时、分、秒的计时，通过外部接口电路为单片机提供日历和时钟。

所述显示电路124分别与所述显示屏111和所述单片机工作电路122连接；所述显示电路124采用1602字符型液晶显示模块，通过所述显示屏111显示实测温度和设定温度范围、实测湿度和设定湿度范围以及实时时间等。

所述温湿度设置电路125分别与所述第三按键组112和所述单片机工作电路122连接，用于设置温度报警范围上限值和下限值，以及湿度报警范围上限值和下限值；所述第三按键组112包括四个独立按键，所述第三按键组112的第一按键和第二按键分别是温度和湿度报警范围设置的选择和确认键；所述第三按键组112的第三按键和第四按键分别是温度和湿度上限值和下限值设置的增、减键，每按第三按键一次温度或湿度值增加一，每按第四按键一次温度或湿度值减少一。

所述报警电路126包括温度声光报警电路以及湿度声光报警电路；所述温度声光报警电路，用于在接收到所述单片机工作电路122发出的室内温度超出温度报警范围的上限值或下限值的控制信号时，选择通过声音报警或灯光报警；所述湿度声光报警电路，用于在接收到所述单片机工作电路122发出的室内湿度超出湿度报警范围的上限值或下限值的控制信号时，选择通过声音报警或灯光报警。所述温度声光报警电路，包括NPN型的第I三极管。所述第一按键组113的第五按键一端与供电电源相连，另一端通过报警灯组115的第一报警灯连接至所述第I三极管的集电极；所述第一按键组113的第六按键一端与供电电源相连，另一端通过蜂鸣器组116的第一蜂鸣器连接至所述第I三极管的集电极；所述第I三极管的基极与所述单片机工作电路122相连。所述湿度声光报警电路，包括NPN型的第II三极管。所述第二按键组114的第七按键一端与供电电源相连，另一端通过报警灯组115的第二报警灯连接至所述第II三极管的集电极；所述第二按键组114的第八按键一端与供电电源相连，另一端通过蜂鸣器组116的第二蜂鸣器连接至所述第II三极管的集电极；所述第II三极管的基极与所述单片机工作电路122相连。当不需要或不适合声音报警时，可由所述第一按键组113或第二按键组114中的按键分别选择进行温度或湿度的声音报警或灯光报警。开始工作时，所述各三极管均处于截止状态；当室内温湿度在报警范围内时，所述各三极管均处于截止状态，报警灯组115和蜂鸣器组116不工作；当实时检测到的温度或湿度超出预先设置的温度或湿度报警范围的上限值或下限值时，相应的三极管导通，从而使得相应的报警灯或蜂鸣器通电工作，产生灯光或声音报警。

本实用新型采用了温湿度一体化的数字温湿度传感器，精度比模拟式的传感器高，无需额外部件，输出是已经校准的数字信号，因而硬件电路简单，软件编程也简单；可以自动检测并显示空气的温湿度，当室内的温湿度值在人体舒适范围内时，声光报警器不报警；当室内的温湿度值超出人体舒适范围时，声光报警器发出声光报警信号，提醒使用者及时调整相关设施，使室内的温湿度保持在人体舒适范围内。而且温湿度舒适范围可以通过按键自行设定，温度和湿度都可选择进行报警灯灯光报警或蜂鸣器声音报警，以适应不同的环境和使用者。

参见图3温湿度检测电路图；所述温湿度检测电路采用DHT11数字温湿度传感器。所述DHT11共有4个引脚，1号引脚为VDD，接供电电源VCC；2号引脚为DATA，串行数据，与图3B单片机工作电路中单片机的P1.0接口相连接，同时通过电阻元件R8接供电电源VCC；3号引脚为NC，空脚，应悬空；4号引脚为GND，接地或者电源的负极。所述DHT11实时检测室内环境中的温湿度，通过P1.0接口输出至单片机工作电路，其中R8的电阻为5千欧姆。所述DHT11的湿度测量范围为20%-90%RH，温度测量范围为0-+50℃，湿度测量精度为±5.0%RH，温度测量精度为±1.0℃，非常适合一般家用室内空气温湿度测量，可靠性与稳定性高，功耗极低。

参见图4单片机工作电路图；所述单片机工作电路采用STC89C52单片机。所述单片机的RST接口上接第一电容元件C1至供电电源，下接第一电阻元件R13到地或者电源的负极，组成了所述单片机的复位电路用于上电复位，确保所述单片机中电路稳定可靠工作；XTAL1接口与XTAL2接口分别连接第一晶振电路的两个输出端相连。单片机在启动时需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初始状态开始工作。在电源上电后，只有当供电电源超过4.75V并且低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，单片机工作电路开始正常工作。所述第一晶振电路由电容C2、C3，晶振器Y1组成，电容C2与C3均为一端接晶振器Y1，另一端接地或者电源的负极；晶振器Y1的两个输出端分别与XTAL1接口与XTAL2接口相连。所述第一晶振电路用于为所述单片机提供时钟信号，让所述单片机正常工作。其中电容C1为100pF、C2为47pF、C3为47pF，电阻R13为10千欧姆、晶振器Y1为12MHz（兆赫兹）。所述单片机接收图3A所示温湿度检测电路采集的当前温度值和当前湿度值，并将它们分别与存储在单片机中的报警温度的上限值、下限值以及报警湿度的上限值、下限值进行比较处理，得出比较结果后，输出控制信号控制报警电路发出温度或湿度的声光报警信号。

参见图5系统时钟电路图；所述系统时钟电路采用实时时钟芯片DS1302完成年、月、周、日、时、分、秒的计时，通过外部接口电路为单片机提供日历和时钟。所述DS1302的SCLK、RST、I/O三个端口分别与单片机的P3.0-P3.2接口相连，同时所述三个端口各自通过电阻元件R5、 R6、 R7连接至供电电源VCC；端口VCC1与供电电源VCC相连；端口VCC2与一3V电源相连，所述3V电源的另一端接地；端口X1、X2分别连接第二晶振电路的两个输出端相连；所述第二晶振电路由电容C4、C5，晶振器Y2组成，电容C4与C5均为一端接晶振器Y2，另一端接地或者电源的负极，晶振器Y2的两个输出端分别与端口X1、X2相连。所述第二晶振电路用于为所述DS1302提供时钟信号，让其正常工作。其中电阻R5、 R6、 R7阻值均为10千欧姆，电容C4、C5均为20pF，晶振器Y2为32.768KHz。

参见图6显示电路图；所述显示电路采用1602字符型液晶显示模块，用于显示实测温度和设定温度范围、实测湿度和设定湿度范围以及实时时间等。1602LCD显示模块的容量为16列2行共32个字符，有16个引脚，模块的最佳工作电压为5.0V。系统采用间接控制方式连接，引脚GND、V0、BLK接地或者电源的负极，引脚VCC、BLA接供电电源VCC，引脚RS接所述单片机的P0.1接口，引脚RW接单片机的P0.2接口，引脚E接单片机的P0.3接口，引脚DB4-DB7分别接单片机的P0.4-P0.7接口。

参见图7温湿度设置电路图；所述温湿度设置电路采用四个独立按键，第一按键S1和第二按键S2分别是温度和湿度报警值设置选择和确认键，第三按键S3和第四按键S4分别是温度和湿度值设置的增、减键，每按S3键一次温度或湿度值增加一，每按S4键一次温度或湿度值减少一。四个按键均为一端接地或电源负极，另一端分别通过电阻元件R1、 R2、 R3、 R4与单片机的P3.4-P3.7接口相连；其中电阻R1、 R2、 R3、 R4阻值均为1千欧姆。

参见图8报警电路图，所述报警电路由两组蜂鸣器和LED分别组成两个报警模块，所述两个报警模块分别与单片机的P2.0和P2.1接口相连接，通过与所述单片机相连的接口接收控制信号，分别进行温度和湿度的声音报警或灯光报警。假设第一报警模块为温度声光报警电路，包括一NPN型的三极管Q1。第五按键S5一端与供电电源VCC相连，另一端与LED（Light Emitting Diode，发光二极管）D1相连，发光二极管D1通过电阻R9连接至NPN型三极管Q1的集电极；第六按键S6一端与供电电源VCC相连，另一端通过蜂鸣器U1连接至所述三极管Q1的集电极；所述三极管Q1的基极通过电阻R10与所述单片机的P2.0接口相连，所述三极管Q1的发射极接地或电源负极；其中电阻R9、R10阻值均为10千欧姆。本实用新型室内温湿度报警器开启时，所述单片机初始化P2.0接口为低电平，三极管Q1处于截止状态，即继电器始终处于释放状态；当室内温度在报警范围内时，P2.0接口输出保持低电平，三极管Q1处于截止状态，发光二极管D1和蜂鸣器U1不工作；当实时检测到的室内温度超出温度报警范围的上限值或下限值时，输出控制信号由P2.0接口进行输出高电平，三极管Q1导通从而使得发光二极管D1或蜂鸣器U1通电工作，产生灯光或声音报警。当不需要或不适合声音报警时，可由电路里的S5和S6分别选择进行温度的声音报警或灯光报警。湿度声光报警电路的电路连接方式和工作原理与温度声光报警电路的相同，此处不再重复描述。所述湿度声光报警电路由电路里的S7和S8分别选择进行湿度的声音报警或灯光报警。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种室内温湿度报警器，包括箱体和线路板；其特征在于：所述箱体包括蜂鸣器组、报警灯组、显示屏、第一按键组和第二按键组；在所述箱体内部设有线路板；所述线路板包括温湿度检测电路、单片机工作电路、显示电路和报警电路；所述温湿度检测电路与所述单片机工作电路连接；所述单片机工作电路分别与所述温湿度检测电路、显示电路和报警电路连接；所述显示电路分别与所述显示屏和所述单片机工作电路连接；所述报警电路包括温度声光报警电路以及湿度声光报警电路，所述温度声光报警电路通过第I三极管分别与所述第一按键组、所述蜂鸣器组的第一蜂鸣器、所述报警灯组的第一报警灯以及所述单片机工作电路连接，所述湿度声光报警电路通过第II三极管分别与所述第二按键组、所述蜂鸣器组的第二蜂鸣器、所述报警灯组的第二报警灯以及所述单片机工作电路连接。

2.根据权利要求1所述的室内温湿度报警器，其特征在于：所述单片机工作电路采用STC89C52单片机，所述单片机的RET接口与一复位电路连接；XTAL1和XTAL2接口分别与第一晶振电路的两个输出端相连；P1.0接口与所述温湿度检测电路相连；P0.1-P0.7接口分别与所述显示电路相连；P2.0-P2.1接口分别与所述报警电路相连。

3.根据权利要求1或2所述的室内温湿度报警器，其特征在于：所述显示屏设置在所述箱体的表面，所述显示电路与所述显示屏相连；所述显示电路采用1602字符型液晶显示模块，所述液晶显示模块的引脚RS连接所述单片机的P0.1接口、引脚RW连接所述单片机的P0.2接口、引脚E连接所述单片机的P0.3接口、引脚DB4-DB7分别连接所述单片机的P0.4-P0.7接口。

4.根据权利要求1或2所述的室内温湿度报警器，其特征在于：所述温湿度检测电路采用DHT11数字温湿度传感器，所述DHT11分别与供电电源和所述单片机的P1.0接口相连接。

5.根据权利要求1所述的室内温湿度报警器，其特征在于：所述报警灯组采用发光二极管。

6.根据权利要求1或2所述的室内温湿度报警器，其特征在于：所述第一按键组的第五按键S5和所述第一报警灯串联后与串联的所述第一按键组的第六按键S6和所述第一蜂鸣器并联后连接至所述第I三极管的集电极，所述第I三极管的基极与所述单片机的P2.0接口相连；所述第二按键组的第七按键S7和所述第二报警灯串联后与串联的所述第二按键组的第八按键S8和所述第二蜂鸣器并联后连接至所述第II三极管的集电极，所述第II三极管的基极与所述单片机的P2.1接口相连。

7.根据权利要求1所述的室内温湿度报警器，其特征在于：所述箱体进一步包括第三按键组，所述线路板进一步包括温湿度设置电路；所述温湿度设置电路分别与所述第三按键组以及所述单片机工作电路连接。

8.根据权利要求2或7所述的室内温湿度报警器，其特征在于：所述第三按键组分别通过所述温湿度设置电路的电阻元件与所述单片机相连；所述第三按键组的第一按键S1通过所述温湿度设置电路的第二电阻元件R1与所述单片机的P3.4接口相连、第二按键S2通过第三电阻元件R2与所述单片机的P3.5接口相连、第三按键S3通过第四电阻元件R3与所述单片机的P3.6接口相连、第四按键S4通过第五电阻元件R4与所述单片机的P3.7接口相连。

9.根据权利要求1或2所述的室内温湿度报警器，其特征在于：所述报警器进一步包括系统时钟电路，所述系统时钟电路采用实时时钟芯片DS130，所述DS1302的SCLK、RST、I/O三个端口分别与所述单片机的P3.0-P3.2接口相连、VCC1接口与供电电源相连、VCC2接口与3伏电源相连、X1和X2接口分别与第二晶振电路的两个输出端相连。