第 ４ 期（总第 １７９ 期） ２０１３ 年 ８ 月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANICAL 　 ENGINEERING 　 & 　 AUTOMATION No ．４ Aug ． 文章编号 ：１６７２‐６４１３（２０１３）０４‐０１４６‐０２ 基 于 单 片 机 温 湿 度 监 控 系 统 的 设 计 彭建英 （湖南文理学院 ， 湖南 　 常德 　 ４１５０００） 摘要 ： 设计了一个实时温湿度监控系统 ，通过 USB 转串口连接上位机与下位机 ， 利用 HS１１００／HS１１０１ 湿度 传感器采集环境湿度 ，利用数字温度传感器 DS１８B２０ 采集环境温度 ，由单片机 ８０５１ 处理采集到的数据 ， 控 制 １６０２LCD 显示出实时温湿度 。 当温度超到系统设置的报警值时蜂鸣器报警 ， 单片机同时能将采集的温湿 度通过 USB 串口实时传给上位机 。 关键词 ： 单片机 ８０５１ ； HS１１００／HS１１０１ 湿度传感器 ；DS１８B２０ 温度传感器 ； 监控系统 中图分类号 ：TP２７３ ∶ TP３６８畅１ 　 　 　 文献标识码 ：A 0 　 引言 传统湿度测试方法是用湿度表 、双金属式测量计 和湿度试纸等测试器材 ，通过人工进行检测［１］ 。 这种 人工测试方法费时费力 、效率低 ，且测试的湿度误差 大 ，随机性大 。 传统温度测试方法采用模拟温度传感 器 AD５９０ ，它是二端式电流型温度传感器 ，采集的模 拟数据需要经过 ADC 转换成数字信号 。 目前采用较 多的为数字温度传感器 DS１８B２０ ，精度可达 ０ ．０６７ ５ ℃ 。 本文利用单片机和温 、湿度传感器设计了一种造 价低廉 、使用方便且测量准确的温湿度测量仪 。 1 　 系统总体设计 温湿度测量系统主要由上位机 、下位机两部分组 成 ，通过 USB 转串口连接上位机与下位机 。 系统实现 的功能为 ：单片机处理温度传感器 DS１８B２０ 和湿度传 感器采集到的数据 ，并控制液晶显示器 LCD１６０２ 显示 出实时温度和湿度 。 单片机同时能将采集的数据通过 USB 转串口实时传给上位机 。 系统结构框图如图 １ 所示 。 图 １ 　 温湿度测量系统结构框图 2 　 系统的硬件接口电路设计 ２ ．１ 　 温度采集电路的设计 多路温度采集电路如图 ２ 所示 ，设计中采用了数 字温度传感器 DS１８B２０ 。 DS１８B２０ 采用 ３ 脚 PR‐３５ 封装 ，单 片 机 P１ ．０ 接 DS１８B２０ 的 数 据 端 。 ６４ 位 ROM 的结构开始 ８ 位是产品类型编号 ，接着是每个 器件的惟一的序号 ，共有 ４８ 位 ，最后 ８ 位是前面 ５６ 位 的 CRC 检验码 ，这也是多个 DS１８B２０ 可以采用一线 进行通信的原因 。 温度报警触发器 TH 和 TL ，可通 过软件写入用户报警上 、下限［２］ 。 图 ２ 　 温度采集电路 ２ ．２ 　 湿度采集电路的设计 湿度测量电路图如图 ３ 所示 ，首先电源 V cc 通过 R４ 、R２ 向 C（HS１１００）充电 ，经 t 充电时间后 ，Uc 达到 芯片内比较器的高触发电平 ，约 ０ ．６７ V cc ，此时输出引 脚 ３ 由高电平突降为低电平 ，然后通过 R２ 放电 ，经 t 放电时间后 ，Uc 下降到比较器的低触发电平 ，约 ０ ．３３ V cc ，此时输出引脚 ３ 又由低电平突变为高电平 ，如此 形成方波输出 。 ３ 脚方波输出经滤波 、整形 、光耦 、放 大后送单片机定时器处理 。 经计算 ，充电时间为 t充电 ＝ C × （R４ ＋ R２ ） × Ln２ （其 中 ，Ln２ ＝ ０ ．６９３ １） ，放电时间为 t放电 ＝ C × R２ × L n２ ，因 而 ，输出的方波频率为 f ＝ １／（t充电 ＋ t放电 ） ＝ １／（C × 收稿日期 ： ２０１３‐０２‐０１ ； 修回日期 ： ２０１３‐０２‐２１ 作者简介 ： 彭建英 （１９７６‐） ， 女 ， 湖南娄底人 ， 讲师 ， 硕士 ， 研究方向 ： 电子信息技术 。 

　 ２０１３ 年第 ４ 期 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 彭建英 ：基于单片机温湿度监控系统的设计 （R４ ＋ ２ × R２ ） × L n２ ） 。 可见 ，空气湿度通过 ５５５ 测量 电路就转变为与之呈反比的频率信号 。 表 １ 为一组空 气湿度与电压频率的典型测试值 。 ·７４１· USB 转串口线连接单片机和 PC 机进行通信 。 温度测 试 ，系统开始运行时就开始检测温度 ，并由液晶显示器 LCD１６０２ 显示出测量的实时温度 。 当需要进行湿度 测试时 ，则可按下湿度测试 。 通过下位机采集的温度 ， 经过 USB 转串口传输给上位机显示的波形如图 ５ 所 示 ，显示温度测量值为 ２６ ．４３ ℃ ，目前 PC 机接收的是 通道点的温度值 。 图 ３ 　 湿度测量电路图 表 １ 　 空气湿度与电压频率的典型测试值 湿度（％ RH ） ０ １０ ２０ ３０ ４０ ５０ 频率（Hz） ７ ３５１ ７ ２２４ ７ １００ ６ ９７６ ６ ８５３ ６ ７２８ 湿度（％ RH ） ６０ ７０ ８０ ９０ １００ 频率（Hz） ６ ６００ ６ ４６８ ６ ３３０ ６ １６８ ６ ０３３ 图 ４ 　 串口通信接口电路 ２ ．３ 　 串口通信接口电路的设计 图 ５ 　 上位机波形显示图像 目前 RS － ２３２ 是 PC 机与通信工业中应用最广泛 的一种串行接口 。 串口电路主要由 MAX２３２ 和一个 串口头再加一些电阻组成 。 上位机的 USB 接口与单 片机串口通过 MAX２３２ 相连接 ，MAX２３２ 的 １２ 脚和 １１ 脚分别接单片机的 RXD （P３ ．０） 、TXD （P３ ．１）端 。 通过 MAX２３２ 的 电 平 转 换 ，使 单 片 机 与 上 位 机 通 信［３］ 。 串口通信接口电路如图 ４ 所示 。 3 　 软件设计 单片机先对各端口初始化 ，通过传感器采集温度 和湿度信息 ，控制液晶显示器 LCD１６０２ 显示温度 ，并 通过串口将温度发送给上位机 ，同时接收上位机的数 据传入 。 由于 CserialPort 类实现的功能比 MSComm 控件强大很多 ，可以自行选择端口通信 ，而且数据处理 更方便［４］ ，因此利用 CSerialport 类实现串口通信 。 4 　 系统连接与调试 用一根 USB 线给单片机板子提供电源 ，另一个 Design of Automatic Temperature and Humidity Monitoring System 5 　 结束语 系统通过 USB 转串口连接上位机与下位机 ，利用 CSerialport 类实现了串口通信 。 系统实现了利用传 感器采集环境温湿度 ，利用单片机通信将采集到的温 湿度通过 USB 串口实时传给上位机等功能 。 参考文献 ： ［１］ 　 谢维成 ，杨加国 ．单片机原理与应用 及 C５１ 程序设 计 ［２］ 　 董晓红 ，邓福军 ．单片机原理及接口技术［M ］ ．西安 ：西安 ［３］ 　 楼然苗 ，李光飞 ．５１ 系列单片机设计实例［M ］ ．北京 ：北京 ［４］ 　 何志丹 ．深入浅出 Visual C ＋ ＋ 串口编程［M ］ ．北京 ：人民 ［M ］ ．北京 ：清华大学出版社 ，２００６ ． 电子科技大学出版社 ，２００４ ． 航空航天大学出版社 ，２００３ ． 邮电出版社 ，２００７ ． PENG Jian‐ying （Hunan University of Art and Science ，Changde ４１５０００ ，China） Abstract ：This paper introduces the design of an real‐time temperature and humidity monitoring system ，which uses a humidity sensor HS１１００／HS１１０１ to collecte humidity data ，and applies a digital temperature sensor DS１８B２０ to acquire temperature data ． The PC and the lower machine are connected by USB serial port ，the SCM AT８９C５２ processes the collected data and shows the temperature and humidity on LCD real‐timely ．When the temperature achieved the set value ，the buzzer will go off ．The SCM AT８９C５２ can also transmit the collected data to PC through the USB port in real time ． Key words ：SCM AT８９C５２ ；HS１１００／HS１１０１ humidity sensor ；DS１８B２０ temperature sensor ；monitoring system 

基于单片机温湿度监控系统的设计 彭建英， PENG Jian-ying 作者： 作者单位： 刊名： 湖南文理学院,湖南 常德,415000 机械工程与自动化 英文刊名： Mechanical Engineering & Automation 2013(4) 年，卷(期)： 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_sxjx201304062.aspx