一种无线温湿度检测装置的设计与实现

     摘 要:设计了一种基于温湿度数字式传感器的无线温湿度检测装置,以单片机为控制核心,采用数字式温湿度传感器来检测目标的温度和湿度信息,利用软件编程完成温湿度信息的处理及系统功能实现,并通过LED 显示相应测量数据。该装置具有温度及湿度数据的测量及显示、工作模式选择和无线通信等功能。

　　1 引言

　　温湿度的检测在暖通空调、电力系统、通信基站、食品加工、制药等行业有着非常广泛的应用, 但一般湿度元件不经过标定和温度补偿, 误差较大, 而用于湿度标定和校准的仪器价格昂贵, 从而给湿度测量的实际应用带来很大的困难和阻碍。文中选用瑞士Sensirion 公司的SHT11 数字式温湿度传感器,结合单片机技术和电子技术, 设计了一种具有两种工作模式的温湿度检测装置, 消除了一般湿度检测元件误差较大的缺点。该温湿度检测装置既可以单机工作, 以单片机为处理和控制核心来实现温度和湿度信号的检测、处理及显示。又可以利用无线收发模块实现系统与计算机的无线通信, 利用计算机实现数据的分析, 处理及打印。该系统采用专用集成电路,电路结构简单,工作稳定可靠,具有两种工作模式及无线数据传输等特点, 特别适用于暖通空调、电力系统、通信基站、食品加工等行业的温湿度测量。

　　2 SHT11 温湿度传感器

　　SHT11 的湿度检测运用电容式结构,利用不同保护下的微型结构检测电极系统与聚合物覆盖层来组成传感器芯片的电容, 除保持电容式湿敏器件的原有特性外, 还可以抵御来自外界的影响。由于它将温度传感器与湿度传感器结合在一起而构成了一个单一的个体, 因而测量精度较高且可精确得出露点, 同时不会产生由于温度与湿度传感器之间随温度梯度变化引起的误差。

　　SHT11 不仅将温度传感器和湿度传感器结合在一起,而且还将信号放大器、模/ 数转换器、校准数据存储器、标准I2C 总线等电路全部集成在一个芯片内。SHT11 的每一个传感器都是在极为精确的湿度室中校准的。

　　SHT11 传感器的校准系数预先存在OTP 内存中。经校准的相对湿度和温度传感器与一个14 位的A/D 转换器相连, 可将转换后的数字温湿度值送给二线I 2C 总线器件, 从而将数字信号转换为符合I 2C 总线协议的串行数字信号,SHT11 数字式温湿度传感器的内部结构框图如图1 所示。