一种基于多点测量的温湿度测量系统

摘要：基于多点测量方法，设计并实现了一种温湿度测量系统(The measurement system of temperature and humidity based multipoint，MSTH)。介绍了MSTH系统的结构框图、软件处理流程。MSTH系统采用DS18B20温度传感器、CHR-01 湿度传感器以及RS-485接口等电路。实验及分析表明MSTH系统能根据主控机的指令对温度、湿度进行定时采集等功能。

关键词：单片机 湿度探测器 温度探测器

中图分类号：TP274.4文献标识码：A文章编号：1007-9416(2011)07-0197-01

众所周知，光、温度、湿度是农业生产不可缺少的因素，而目前市场上普遍存在的温湿度检测仪器大都是单点测量，而且温湿度信息传递不及时，精度达不到要求，不利于农业控制者根据温湿度变化及时做出决定。为此，本文提出了一种基于多点测量，实时性高、精度高的温湿度测量系统。

本系统能够同时检测2路温度，检测温度范围-55℃～+125℃，并可根据实际需要扩展检测点数。系统采用的数字式DS18B20湿度传感器，湿度检测范围为20％～90％RH，通过LM555芯片和光电耦合器接入单片机，其检测精度为±5％。系统还采用了RS-485串行总线进行传输，MAX485驱动芯片进行电平转换，其传送距离可大于1200m，且抗干扰能力很强。此外，它还具有如下功能：(1)主控机统可设置系统时间和温度修正值。(2)主机、从机均具有温度报警上下限设置和声光报警功能。(3)具有定时、整点收集各从机数据功能，并可使用I2C串行E2PROM保存各从机以往24小时的数据，同时应具有数据更新与掉电保护功能。(4)具有数据存储功能，可查询各从机以往24小时的温度、湿度情况。(5)自带+5V和+12V直流稳压电源。

1、基于多点测量的温湿度测量硬件系统设计

本系统以AT89C51单片机为核心来对多点温度、湿度进行实时巡检。各检测单元能独立完成各自功能，同时能根据主控机的指令对温度、湿度进行定时采集。测量结果不仅能在本地显示，而且可以利用单片机的串行口和RS-485总线通信协议将采集的数据传送到主控机，以进行进一步的存档、处理。主控机负责控制指令的发送，以控制各个从机的温度、湿度采集，收集测量数据，并对包括历史数据等测量结果进行整理、显示和存储。主控机与各从机之间也能够相互联系和协调，达到系统整体统一的效果。系统中主控机和从机完全由单片机实现，可完全满足农业上部分需求。从机部分实现的功能几乎和主机是对等的，但可接受主机发送过来的命令。

从机系统采用数字式DS18B20作为温度传感器，具有大范围、高精度、数字量输出的特点。系统采用CHR-01国产湿度传感器采集的信号，可利用LM555振荡器将电流信号转化成频率信号。

2、多基于多点测量的温湿度测量软件系统设计

2.1 主控机软件设计

本系统软件主要由主控机程序和从机程序两部分构成。主程序主要实现系统的初始化、数据显示、从机相关信息设定及通信的处理。系统的初始化包括控制寄存器、堆栈、中断寄存器等寄存器的初始化，串口、MAX485、通信缓冲区等通信初始化，数码管初始化，输出端口的初始化，以及采集、累计数据的初始化。数据显示则包括各类参数、测量数据等的读取和显示屏的刷新。通信的处理主要是针对主空机与从机的信息交换与处理。

2.2 从机软件设计

从机程序主要由温、湿度信号采集程序、光控指示程序、报警程序、温度存储程序和响应主机命令程序组成，从机采样流程图如图1所示。从机响应主机的程序实际上是一个中断处理程序。从机在工作过程中，当检测到主机发送来的命令时，它将停止温度信号采集程序，转而去响应主机的请求。主机命令或请求有以下四种：报警查询、设置从机时间、设置报警阈值和巡检温度。

3、结语

当今科技发展迅速，单片机嵌入式开发有着光明的前景。由于单片机经济实用、开发简便，因而依然在工业控制、农业自动化、家电智能化等领域占据了广泛的市场。本文基于多点测量方法，设计并实现了一种温湿度测量系统，它有一定的实用性，既利于系统维护，又利于系统推广，具有较好的应用价值。本系统还可在智能化方面加以改进，特别是语音告警、节省功耗，提高稳定度等方面。

参考文献

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[2]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航天航空大学出版社,1998．

[3]吴金戌,沈庆阳.8051单片机实践与应用[M].北京:清华大学出版社,2002.

[4]余发山,王福忠.单片机原理应用技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.

作者简介

梁季彝（1972-），男，广东江门人，江门职业技术学院信息技术系电子教研室教师、国家职业技能鉴定维修电工考评员、高级技师。

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