基于单片机的温度和湿度数据采集系统的设计.docx

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1、基于单片机的温度和湿度数据采集系统的设计徐燕郭涛朱杰（科学和动态测量仪器重点实验室（北大）,教育部系、电子科技、北大学）太原、山西030051年,中国电子邮件:27361014qq陈伟（山西北惠丰机械电子第二学术机构）长治，山西，中国电子邮件：摘要:在许多情况下,在实际生活生产活动考虑温度和湿度环境的影响和精确的控制，然后由采集系统传来数据。由于CAN总线可以提高抗干扰能力和可靠性的数据，因此,使用CAN总线接口，然后由上位机监测的数据传输。本文介绍了数据采集系统的设计组成的温度和湿度传感器、单片机系统、计算机、CAN总线。在SHT75数字式温湿度传感器收集的温度和湿度测量数据,将数据传送到C

2、8051F060单片机系统通过总线接口。C8051F060单片机做简单的快速处理的数据通过CAN总线接口，计算机实时监测。经过测试,该系统能够实现数据采集、处理和通信。关键词温度和湿度传感器、C8051F060、数据采集、CAN总线I .介绍对在实际生产中生活在很多时候都考虑温度、湿度的环境影响和精确的控制，如食物的储存和烟草生产，自动控制的空调、汽车等。因为集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性的单片机数据采集系统。数据采集技术已经成为了一种专门的技术,在工业领域得到了广泛的应用，数据采集系统所使用的更高级的模块式结构，根据不同的应用需求,通过简单的增加和更换组件,并结合系统编程

3、,可以扩大或修改系统,迅速组成一个新的系统叫温湿度数据采集系统总是有关科研单位及公司致力于开发工程,它早期在8031单片机为核心构成的系统核心,采用热敏电阻和电容作为湿敏感温度传感器和湿度传感器，整个系统,而低本钱,但大尺寸和低精度、通信距离限制,通用性差、克服缺点,本文研究了基于单片机的温度和湿度数据采集系统，实现对现场仓库房间温度和湿度监测，具有实时性好、精度高、测试简单方便，易于维护和使用信号收发器的优点。II .温湿度数据采集系统简单易应用A. C8051单片机简单介绍为方便系统的扩展，并与其他相容性和系统的单芯片微控制器，使用C8051F060的单片机C8051F060是完全集成的混

4、合信号芯片的系统类型，与59单片机的数字I/0口引脚，片内集成两个16位的ADC,在系统编程，4352字节RAM,寻址64KB地址空间的外部数据存储接口，硬件实现的SPI,SM总线/I2C和两个UART串行接口，控制器局域网控制器的16位定时器，5个一般的闪存64KBIMSPS可编程计数器阵列，VDD监视器和温度传感器，两个12的DAC,具有可编程数据更新方式。B. C8051单片机简单介绍为方便系统的扩展，并与其他相容性和系统的单芯片微控制器，使用C8051F060的单片机C8051F060是完全集成的混合信号芯片的系统类型，与59单片机的数字I/0引脚，片内集成两个16位的ADC,在系统编

5、程，4352字节(RAM,寻址64KB地址空间的外部数据存储接口，硬件实现的SPI,SM总线/I2C和两个UART串行接口，控制器局域网控制器的16位定时器,5个一般的闪存64KB1MSPS可编程计数器阵列,VDD监视器和温度传感器，两个12的DAC,具有可编程数据更新方式。C. CANCAN都可以称为控制器区域网络，即控制器局域网的LAN,是目前世界上应用最广泛的现场总线。可以先在20世纪80年代末出现在汽车行业，德国博世公司是第一人提出，目的是为了解决现代汽车在大的问题之间的通信电子设备。它具有通信速率高，可靠性，连接方便，性能价格比高等特点，这是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信

6、网络，在同行业中得到了迅速开展。现在可以高速网络的应用范围普及从低本钱的多线路网络，可用于汽车系统，农业机械和技术设备和工业自动化中的几乎任何类型的数据通信III .基于单片机的温度和湿度数据采集通过C8051F060的单片机控制SHT75数字式温度和湿度传感器测量仓库室内温度和湿度，并通过总线接口单片机C8051F060单片机系统将发送数据，通过CAN总线接口瞬移后，微控制器简单快速处理的电脑显示器。A.传输驱动模块可以传输驱动模块由单片机C8051F060的硬件，高速光TLPl13隔离器TJA1050高速的CAN收发设备等组成。其中，C8051F060的实现，TJA1050的CAN总线应用

7、功能实现的CAN总线物理层和数据链路层的功能。这个模块主要用于向上放置机器的温度和湿度数据发送和接受控制命令。TJAIO50的可以提供总线发送功能差，可提供差分接收控制器的功能，并完全符合ISO11898标准标准，高利率，低电磁辐射，广泛的差分接收器输入，可打不上电，电磁干扰，自动发送数据(TXD)控制功能，保护总线引脚，输入级和3.3V设备兼容，热功率和保护，防止短路功能。B.电源电路整个系统是稳定的，可靠的工作是一个稳定的电力供给的根底上，开关电源转换芯片MAXI658和电气隔离芯片B0505S设备等组成。5V转3.3V电源通过外部电源供电MAX1658电源模块将转换成5V电压3.3伏，C

8、8051F060的单片机和SHT75数字式温度和湿度传感器供电。5V电源隔离模块，通过将5V电源隔离成两局部，分别为每一个设备两端的光。电源隔离芯片B0505S有定压输入，单输出隔离电压高效率的电源模块(80%),体积小，价格低，可靠性高，耐冲击，隔离特性，温度范围宽(-40C+85C),为了确保有效和可靠的操作模块，可额定负载，输出的5%100%之间的负载，应尽量防止在无负载条件下长期工作。C.温度和湿度数据的采集和处理温度和湿度数据采集系统由以下局部，D和湿度传感器SHT752）C8051F60单片机，3）的CAN总线接口电路4）PCo系统框架如图1所示。图1系统图表使用单片机C8051F

9、060单片机的P2.6口为虚拟数据，使用数据的P2.0口来虚拟时钟线，从而直接连接并进行控制SHT75数字式温度和湿度传感器后起来SHT75的权力，1OmS的时间后进入睡眠模式，在此之前不应该发送任何命令。当在一个较高的水平，数据线，触发SCK的9倍以上（含9倍），然后发送一个“传输开始命令来激活SHT75芯片是招魂。然后测量命令（命令为OOoOoOIl的温度测量，测量相对湿度为00000101的订单），UC的开始，直到完整的测量SCK的。然后将进入到一个较低水平绘制，UC的再次重新启动SCK信号，然后传送测量数据字节。UC的数据必须被绘制成一个较低的水平，每个字节的能产生响应信号。传输顺序从

10、最高位（最高位）字节对齐LSB）的。当传感器电复位，程序将进入等待外部指令周期5。如果接受，让传感器的指示，传感器，测量过程将开始的温度和湿度的实时数据采集和存储，等待PC机。程序流程图如下。图2温度和湿度数据采集过程由于温度和湿度SHT75收集到的数据必须得到实际的环境温度和湿度的非线性补偿。为补偿非线性的湿度传感器，以获得准确的数据，使用（1）修正产值以下类型:RHl的=Cl+C2*SORH+C3S0RH2（1）其中：补偿SORH湿度值，SHT75输出的8位或L2位湿度传感器值RHl的Cl,C2和C2的值，如表1所示，输出湿度数据。表1湿度变换系数：SU川ClC2C312bit-40.04

11、05-2,8*1Of8bit-40.648-7.2*10,当测量温度与25C相差较大，为了补偿温度湿度测量的影响，使用式（2）校正产值RHtrUe=（-25）（Tl+T2*SORH）+RHl的（2）其中：RHtrueRHl的补偿温度影响后的湿度值，Tl和T2值在图2所示，输出湿度数据位关注表2温度补偿系数SOriitl工12bitO.Ol0.000088bit0.010.00128表3温度转换系数d1VDDd5V70-404V-39.75-39.503.5V-39.66-39.353V-39.60-39.282.5V-39.55-39.23d2位数MC14bit0.010.01812bit0.

12、040,072D.温湿度采集软件局部本文中所使用的软件为SiIiConLaboratorieS的IDE。方案主要是传感器的操作,收集的温度和湿度数据处理和thecan通信。湿度传感器接收PC发送数据传输命令，开始收集在C8051F060的内存来存储提取温度和湿度，温度和湿度的数据，然后启动thecan传输，向上的地方机传输数据。SiliconLabs公司工作的比特率可以到达1米比特/秒，实际利率可能会被影响,可以在选定的数据总线传输的物理限制。thecan处理器32日消息对象，可以配置为发送或接收数据。输入数据，消息对象，其标志面膜储存在RAM中的信息。发送和接收的所有数据过滤协议可以处理所有

13、的成品，不需要CIP控制器-51的干预，这将CPU可以使通信带宽是最小的。51通过特殊功能存放器配置CAN控制器，读取接收到的数据和书面准备好发送数据。CAN控制器的时钟等于单片机的时钟(Sysclk)oIV .测试与分析的结果调试好系统，并分别进行静态和动态测试，收集实验数据。从微控制器的存储器读出的数据图显示，该系统可实现温度和湿度数据采集，处理，可实时监测环境监测。图3接收日期界面除对单片机硬件系统的温度和湿度传感器信号电路调节，整个温度和湿度数据采集系统进行了测试。图4为温度和湿度数据收集的数据采集试验。V .结论本文主要采用C8051F060的单片机控制SHT75数字式温度和湿度传感

14、器，以收集库的室内温度和湿度。可以通过实时数据传送到PC显示器。在数据通信方面，采用，这样可以有效地提高了测员:精度，温度和湿度传感器是一个集成的数字输出，使用电路简单，测量精度高。参考文献1湿度数据采集监控系统的设计.专业的硕士学位论文.江南大学,控制工程.2023年6月2s32一种温度和湿度数据采集系统的开发.（1。黑龙江八一和土地复垦工程学院.2齐齐哈尔化工3黑龙江省克山农场高级中等学校4.鸡西市公安局），2003.1-33瑞士盛世瑞恩数字式温度和湿度传感器传感器公司.SHTlSSHT7x数据手册4长飞漱.C8051系列单片机开发与C语言编程M.北京：北京航空大学.20056.赵文博,刘文涛.单片机文1编程语言J.约翰.威利父子出版社.2005.180-190