在惯例的环境参数中，湿度是最难精确丈量的一个参数。用干湿球湿度计或毛发湿度计来丈量湿度的办法，早已无法满意现代科技开展的需求。这是因为丈量湿度要比丈量温度杂乱得多，温度可独立丈量，而湿度却受其他要素(大气压、温度)的影响。
运用AT89C2051单片机强壮的功用，一起结合智能传感器SHT75丈量温湿度有快速和运用简洁等特色，规划了一个温湿度收集体系来对温湿度进行实时监控。经过对实践环境的温湿度丈量，证明了该体系硬件电路布局规划简略合理，体积小，功用彻底，精度高，成本低，性价比适当高，是一款能够普及化的高精度温湿度参数检测仪。
1 温湿度收集体系的硬件规划
1．1 体系整体规划计划
为了完成课题对监控组织的安稳性好、精度高、实用性强的要求，比较很多温湿度丈量计划，体系选用智能传感器SHT75和AT89C2051单片组织成。经过SHT75对各环境内的温度、湿度参数实时检测，经传感器芯片内A／D转化器转化成对应的二进制值存储于芯片的RAM中，单片机经过发送读取温湿度传感器温湿度指令码，温湿度传感器就回来对应的参数值，本体系带RS485通讯接口可衔接监控主机或PC，经过监控主机或PC来实时检查当时温度和湿度值，并可在监控主机或PC上设置报警参数以便实时监控环境温度和湿度值。体系功用模块框图如图1所示。
1．2 芯片挑选
1．2．1 温湿度传感器
鉴于丈量环境特殊要求，温湿度检测模块不可能做得很大，而且体系要求呼应活络，丈量精度要高，温度小于等于±0．3℃，湿度小于等于±1．8％，安稳功用杰出，因而选用了瑞士出产的SHT75温湿度传感器。
1．2．2 微处理器
该芯片首要是操控温湿度收集，数据处理，实时温湿度显现及通讯，那么对微操控器的端口需求较少，而且从丈量体系对本模块体积限制等许多因数来考虑，体系选用ATMEL公司推出的AT89C2051，它是现在比较干流的单片机芯片，20个引脚，其间包括15个I／O口，复位和外部时钟驱动端，一个全双工串行通讯端口，5个中止源等，128 B的内部RAM，2 kB的内部ROM空间。
1．2．3 阻隔芯片
鉴于长间隔驱动数码管显现实时收集的温湿度数值，为了使显现的安稳性和牢靠度增强，选用了两片6N137光电阻隔芯片来驱动串行输入并行输出7片74LS164芯片，其间6片操控6个数码管显现温湿度，1片用于操控4个LED灯显现体系状况。
1．2．4 看门狗芯片
为了监控检测模块作业正常，看门狗电路和芯片是单片机开发体系必不可少的部分，选用的X25054看门狗芯片首要功用有监控电源，防止运转程序跑飞，扩大操控芯片存储空间等。
1．2．5 通讯接口
数据收集包括单片机对温湿度传感器数据收集，还包括PC对单片机数据收集和处理。体系选用的是RS485接口，它是一种半双工串行通讯接口，选用平衡差分的传输形式，比RS232接口进步了传输的速率和增加了传输间隔，现在广泛运用于数据收集通讯体系。
1．3 体系原理图的制造
本体系选用AT89C2051单片机作为操控中心，体系首要包括温湿度传感器、CPU、通讯接口等部件。电路图的制造选用Protel DXP 2004开发工具，在规划PCB板的时分，应特别注意电磁兼容性规划、地线规划、去耦电容装备等几个方面。
电磁兼容性规划的意图是使电子设备既能按捺各种外来的搅扰，使电子设备在特定的电磁环境中能够正常作业，一起又能削减电子设备自身对其他电子设备的电磁搅扰。在双面PCB板中，上下两层信号线的走线方向要尽量彼此笔直或斜穿插，防止平行走线，以削减寄生耦合的发生。
在电子设备中，接地是操控搅扰的重要办法。地线规划中应依据电路特性，正确挑选单点接地与多点接地，对高频电路要选用多点接地，并尽量加粗接地线，接地线的宽度一般为一般走线的2倍，而且要将接地线构成闭合环路。
在直流电源回路中，负载的改动会引起电源噪声。因为在数字电路中，当电路从一个状况转化为另一种状况时，就会在电源线上发生一个很大的尖峰电流，构成瞬变的噪声电压。合理装备去耦%&&&&&%能够按捺因负载改动而发生的噪声，进步PCB板的牢靠性。
温湿度收集模块PCB板制造包括主控体系板制造和实时数据显现板制造，终究规划的PCB图如图2和图3所示。
1．4 体系实物图
终究参数收集及实时显现模块实物图如图4所示。
2 试验测验成果与剖析
2．1 第一组试验数据
该体系调试后在室内进行了模仿测验，查验了体系的测验作用以及测验精度。在数据处理时，选用很多的丈量数据统计剖析来削减差错，并对运转成果进行了记载剖析。试验第一组数据如表1所示。
在温湿度传感器未经批改时，温湿度传感器收集到的数据与规范计数相比较，其数据误差行将挨近本体系所要到达的期望值，但还有待改善。
2．2 传感器的补偿和批改
为了补偿温湿度传感器的非线性以获取精确数据，运用如下公式(1)批改输出数值：
RHlinear=c1+c2·SORH+c3·SORH·SORH (1)
对高于99％RH的那些丈量值则表明空气现已彻底饱满，有必要被处理成显现值均为100％2RH。湿度传感器对电压基本上没有依赖性。
当实践丈量温度与25℃相差较大时，应考虑湿度传感器的温度批改系数，运用如下公式(2)。
RHtrue=(T-25)·(t1+t2·SO)+Rhliner (2)
2．3 第二组试验数据
依据公式(1)、(2)对传感器进行批改补偿后得到试验第二组数据如表2所示。
从以上成果能够看出：经过补偿和批改今后，使温度传感器丈量数据的温度精度小于等于0．2℃，湿度精度小于1．0％RH，到达了体系的规划要求，满意了温度精度为±0．3℃和湿度精度±2．0％RH的课题丈量要求。
3 定论
本文介绍的温湿度收集体系硬件的规划，立异点在于针对温度和湿度的丈量特色，选用SHT75系列数字温湿度传感器，可与单片机直接相连，而且因为它温湿一体的高度集成化，改动传统温湿度变送器硬件包括温度传感器、湿度传感器、信号处理器、A／D转化等部分，然后简化外围电路并降低成本，进步了电路作业的牢靠性和安稳性，到达了较高的性价比。经过对实践环境的温湿度丈量，证明了该体系硬件电路布局规划简略合理，体积小，功用彻底，精度高，成本低，性价比适当高，是一款能够普及化的高精度温湿度参数检测仪。
