專利名稱：一種溫度與濕度檢測儀的制作方法
技術領域：
本實用新型提供一種檢測儀，具體涉及的是一種溫度與濕度檢測儀。
背景技術：
溫度與濕度作為一項環(huán)境參數(shù)，在很多方面都起著重要的作用。像工業(yè)生產(chǎn)、科學 實驗等活動都需要在特定的溫濕度條件下進行，而在倉庫存儲、樓宇自控、氣象工作、航空 航天等領域?qū)囟群拖鄬穸纫捕加胁煌?。因此，研制一種可靠、實用的檢測儀器用以 精確測量環(huán)境中的溫度和相對濕度就顯得特別重要。進入21世紀后，特別在我國加入WTO后，國內(nèi)產(chǎn)品面臨巨大挑戰(zhàn)。各行業(yè)特別是 傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都急切需要應用電子技術、自動控制技術進行改造和提升。例如紡織行業(yè)，溫濕度 是影響紡織品質(zhì)量的重要因素，但紡織企業(yè)對溫濕度的測控手段仍很粗糙，十分落后，絕大 多數(shù)仍在使用干濕球濕度計，采用人工觀測，人工調(diào)節(jié)閥門、風機的方法，其控制效果可想 而知。制藥行業(yè)里也基本如此。而在食品行業(yè)里，則基本上憑經(jīng)驗，很少有人使用濕度傳感 器。目前，在濕度測試領域大部分濕敏元件性能還只能使用在通常溫度環(huán)境下。在需要特 殊環(huán)境下測濕的應用場合大部分濕度傳感器都會產(chǎn)生異常情況。生活、工作環(huán)境條件中的溫濕度指標是測量的重要參數(shù)，不論是大氣環(huán)境溫濕度 測試、倉庫管理、圖書館還是工業(yè)控制測量與計量檢定，都需要在符合操作規(guī)定的溫濕度環(huán) 境條件下進行。而溫濕度也是最不易保障的指標，針對這一情況，研制一種可靠、實用的檢 測儀器顯得非常重要。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能 化的方向飛速發(fā)展。傳統(tǒng)的溫度計讀數(shù)方便，但沒法將溫度值傳送到遠程機器上。而數(shù)字 式溫度計則改善了這些缺點，如有需要可將溫度傳送到遠程機器上來監(jiān)控溫度，溫度過高 則可報警。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種溫度與濕度檢測儀，可以實時、準確的測量不同環(huán) 境中的溫度和濕度，并能設置溫度與濕度的上下限以及進行報警，并通過液晶顯示器顯示 當前環(huán)境的溫度及濕度。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種溫度與濕度檢測儀，其特點是，包含核心 模塊、溫度傳感電路和濕度檢測電路；上述的核心模塊分別與溫度傳感電路、濕度傳感電路電路連接；所述的溫度傳感電路與濕度傳感電路在核心模塊的控制下分別對外界的溫度與 濕度進行感應與檢測，生成數(shù)據(jù)輸送至輔助模塊進行顯示。上述的溫度和濕度檢測儀，其中，核心模塊是單片機。上述的溫度和濕度檢測儀，其中，溫度傳感電路和濕度檢測電路分別包含溫度傳 感器和濕度傳感器。上述的溫度和濕度檢測儀，其還包含實現(xiàn)人機對話功能的鍵盤掃描電路，其與核心模塊電路連接。上述的溫度和濕度檢測儀，其還包含顯示溫度與濕度數(shù)據(jù)的液晶顯示器顯示電 路，其與核心模塊電路連接。上述的溫度和濕度檢測儀，其還包含具有超限報警功能的報警電路，其與核心模 塊電路連接。上述的溫度和濕度檢測儀，其還包含實現(xiàn)核心模塊與計算機之間的交互作用的接 口通信電路，其與核心模塊電路連接。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，其優(yōu)點在于滿足了用戶對測量精度的要求，又使儀 器具有結構簡單、易于后期修改、使用方便；可以廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)、科學實驗、環(huán)境監(jiān)控 等不同領域，具有廣闊的市場前景；體積小、操作簡單、性能穩(wěn)定、測量精度高和抗干擾能力 強。

圖1是本實用新型提供的溫度與濕度檢測儀的結構框圖；圖2是本實用新型提供的溫度與濕度檢測儀溫度傳感電路的電路圖；圖3是本實用新型提供的溫度與濕度檢測儀濕度傳感電路的電路圖；圖4是本實用新型提供的溫度與濕度檢測儀鍵盤掃描電路的電路圖；圖5是本實用新型提供的溫度與濕度檢測儀報警電路的電路圖；圖6是本實用新型提供的溫度與濕度檢測儀接口通信電路的電路圖。
具體實施方式
以下結合圖1 圖6，詳細說明本實用新型一個優(yōu)選的實施例。如圖1所示，圖1是本實用新型提供的溫度與濕度檢測儀的結構框圖。一種溫度與濕度檢測儀，包含核心模塊1、溫度傳感電路2、濕度檢測電路3、鍵盤 掃描電路4、液晶顯示器顯示電路5、報警電路6和接口通信電路7。核心模塊1分別與溫度 傳感電路2、濕度傳感電路3、鍵盤掃描電路4、液晶顯示器顯示電路5、報警電路6和接口通 信電路7電路連接。溫度傳感電路2與濕度傳感電路3在核心模塊1的控制下分別對外界 的溫度與濕度進行感應與檢測，生成數(shù)據(jù)輸送至輔助模塊進行顯示。核心模塊1是89c51單片機，采用總線型40只引腳的雙列直插封裝(DIP)方式， 其內(nèi)部包含有4K字節(jié)的Flash存儲器、128字節(jié)的RAM、4個并口(P0 口、Pl 口、P2 口、P3 口)、1個串口、2個定時/計數(shù)器、6個中斷源。89c51單片機的主要性能參數(shù)有與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；4K字節(jié)可重 擦寫Flash閃速存儲器；1000次擦寫周期；全靜態(tài)操作0Ηζ-24ΜΗζ ；三級加密程序存儲器； 128*8字節(jié)內(nèi)存RAM ；32個可編程I/O 口線；2個16位定時/計數(shù)器；6個中斷源；可編程串 行UART通道；低功耗空閑和掉電模式。89c51單片機的外部引腳功能有=VCC 供電電壓；GND 接地；PO 口 =PO 口為一組8 位漏級開路雙向I/O 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口 ；Pl 口 P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，Pl的緩沖級可驅(qū)動4個TTL邏輯門電路；P2 口 P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻 的8位雙向I/O 口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動4個TTL邏輯門電路；P3 口 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動4個TTL邏輯門電路；RST 復位 輸入，當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平使單片機復位；ALE/PR0G 當訪問外部程序存儲器時，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)；/ PSEN 外部程序存儲器的選通信號；EA/VPP 外部訪問允許；XTAL1 振蕩器反相放大器的及 內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端；XTAL2 振蕩器反相放大器的輸出端。89C51單片機的時鐘信號通常有兩種產(chǎn)生方式一是內(nèi)部時鐘方式二是外部時 鐘方式。內(nèi)部時鐘方式。在89C51單片機內(nèi)部由一個振蕩器，只要在單片機的XTAL1和 XTAL2引腳外界石英晶體(簡稱晶振)就構成了自激振蕩器并在單片機內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖 信號。電容器C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值為5 30pF，典型值為30pF。 晶振CYS的振蕩頻率范圍為1. 2MHz 12MHz，典型值為12MHz和6MHz。復位是使單片機或系統(tǒng)中的其他部件處于某種初定的初始狀態(tài)。單片機的工作就 是從復位開始的。上電復位要求接通電源后，單片機自動實現(xiàn)復位操作。上電瞬間RST引 腳獲得高電平隨著給電容充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。RST引腳的高電平只要能保 持足夠的時間(兩個機器周期)，單片機就可以進行復位操作。單片機復位后程序從0000H 地址單元開始執(zhí)行，單片機啟動后，片內(nèi)RAM為隨機值，運行中的復位操作不改變RAM的內(nèi) 容。如圖2所示，圖2是本實用新型提供的溫度與濕度檢測儀溫度傳感電路的電路圖。溫度傳感電路2包含溫度傳感器DS18B20，DS18B20可以采用寄生電源方式工作， 從單總線上攝取能量，在信號線處于高電平期間把能量存儲在內(nèi)部電容里，在信號線處于 低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給寄生電源充電，DS1820也可用外 部3 5. 5V電源供電。采用外部供電方式時可以不用強上拉，但只要外部電源處于工作狀 態(tài)，GND引腳不得懸空。溫度高于100時，不推薦使用寄生電源，應采用外部電源供電DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的一線數(shù)字式溫度計芯片，它具有結構簡單，不 需外接元件，采用一根I/O數(shù)據(jù)線既可供電又可傳輸數(shù)據(jù)、并可由用戶設置溫度報警界限 等特點，可廣泛用于食品庫、冷庫、糧庫等需要測溫的地方。DS1820的特征參數(shù)為測溫范圍-55°C +125°C ；在_10°C +85°C時精度為 士0.5°C (DS1822除外)；用戶可定義的EEPR0M，設定的報警溫度存在非易失存儲器中 (DS1822除外)；無需外部元件；使用電壓3V 5V ；與DS1820軟件略有不同；可編程分辨率 9 12 位，可分辨溫度分別為 0. 5°C、0. 25°C、0. 125°C 禾口 0. 0625°C ;T0_92、S0IC 及 CSP 封裝 可選；“一線總線”特征獨特的電源和信號復合在一起，僅使用一條口線，每個芯片唯一編 碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址，簡單的網(wǎng)絡化的溫度感知，零等待功耗。DS18B20的主要數(shù)據(jù)部件如下1、64位ROM ；2、溫度傳感器；3、非易失性溫度告警 觸發(fā)器TH和TL。在64位ROM中，包含8位產(chǎn)品系列編碼(DS18B20是28H，DS1820為10H)， 48位序列號，最后8位是CRC校驗碼。完成溫度變換后，所測溫度值與存儲在TH和TL的觸 發(fā)值比較，如果測溫值高于TH或低于TL，DS18B20內(nèi)部的告警標志就被置位，表示溫度值超 出測量范圍。如圖3所示，圖3是本實用新型提供的溫度與濕度檢測儀濕度傳感電路的電路圖。濕度檢測電路3包含濕度傳感器HS1101，HS1101測量濕度采用將HS1101置于555 振蕩電路中，將電容值的變化磚換成電壓頻率信號，可以直接被微處理器采集。555芯片外接電阻R57，R58與HS1101，構成對HS1101的充電回路。7端通過芯片內(nèi)部的晶體管對地短 路實現(xiàn)對HS1101的放電回路，并將引腳2，6端相連引入到片內(nèi)比較器，構成一個多諧波振 蕩器，其中，R57相對于R58必須非常的小，但決不能低于一個最小值。R51是防止短路的保 護電阻。HS1101作為一個變化的電容器，連接2和6引腳。引腳作為R57的短路引腳。 HS1101的等效電容通過R57和R58充電達到上限電壓(近似于0. 67VCC，時間記為T1)，這 時555的引腳3由高電平變?yōu)榈碗娖剑缓笸ㄟ^R58開始放電，由于R57被7引腳內(nèi)部短路 接地，所以只放電到觸發(fā)界線(近似于0. 33VCC，時間記為T2)，這時555芯片的引腳3變?yōu)?高電平。通過不同的兩個電阻R19，R20進行傳感器的不停充放電，產(chǎn)生方波輸出。溫度檢測采用HS1101型溫度傳感器，HS1101是HUMIREL公司生產(chǎn)的變?nèi)菔较鄬?濕度傳感器，采用獨特的工藝設計。HS1101的主要性能特征全互換性，在標準環(huán)境下不需校正；長時間飽和下快速 脫濕；可以自動化焊接，包括波峰焊或水浸；高可靠性與長時間穩(wěn)定性；固態(tài)聚合物結構； 可用于線性電壓或頻率輸出回爐；快速反應時間。主要參數(shù)工作溫度_40 100°C;儲存 溫度_40 125°C;供電電壓10V ；濕度范圍0 100% RH ；焊接時間10S ；濕度測量范圍 1 99 ；標稱電容:177、180、183pF ；溫度效應0. 04pF/°C;遲滯士 1. 5 ；反應時間:5S ；工作 頻率:10KHzo如圖4所示，圖4是本實用新型提供的溫度與濕度檢測儀鍵盤掃描電路的電路圖。 鍵盤掃描電路4是實現(xiàn)人機對話的功能，用戶可通過鍵盤掃描電路完成參數(shù)輸入、菜單選 擇等操作。液晶顯示器顯示電路5顯示溫度與濕度數(shù)據(jù)。12864M漢字圖形點陣液晶顯示模 塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字(16X16點陣)、128個字符(8X16點陣)及 64X256 點陣顯示 RAM(GDRAM)。主要技術參數(shù)和顯示特性如下所示，電源VDD 3. 3V +5V(內(nèi)置升壓電路，無需 負壓)；顯示內(nèi)容128列X64行；顯示顏色黃綠；顯示角度6 :00鐘直視；IXD類型STN ； 與MCU接口 8位或4位并行/3位串行；配置LED背光；多種軟件功能光標顯示、畫面移 位、自定義字符、睡眠模式等；邏輯工作電壓(VDD) 4. 5 5. 5V ；電源地(GND) :0V ；工作溫 度(Ta) 0 60°C (常溫)/-20 75°C (寬溫)。如圖5所示，圖5是本實用新型提供的溫度與濕度檢測儀報警電路的電路圖。報警電路6當溫濕度檢測儀檢測到的相對濕度超過用戶設定的上下限時，單片機 通過P2. 7 口輸出語音信號使報警電路發(fā)出警報。如圖6所示，圖6是本實用新型提供的溫度與濕度檢測儀接口通信電路的電路圖。當單片機技術具體應用到工廠、企業(yè)及各類其他領域中，肯定要與外部數(shù)據(jù)傳輸， 其交互性也使得單片機的應用越來越廣，我們可以利用串行口來傳數(shù)據(jù)，傳控制命令等，利 用串口來實現(xiàn)PC機與單片機之間的交互作用。所謂“串行通信”是指外設和計算機間使用一根數(shù)據(jù)信號線(另外需要地線，可能 還需要控制線)，數(shù)據(jù)在一根數(shù)據(jù)信號線上一位一位地進行傳輸，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個固 定的時間長度。目前我們較為常用的串口有9針(DB9)和25針串口(DB25)。最為簡單且常用的是三線制接法，即接地、接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)三腳相連。在本實用新型中用到了 9針串口。在典型的應用中，MAX232的管腳T1IN、T2IN、R10UT、R20UT接TTL/CM0S電平的管 腳，管腳 T10UT、T20UT、R1IN、R2IN 接 RS-232C 電平的相應管腳，TTL/CM0S 電平的 T1IN、T2IN 管腳應接單片機的串行發(fā)送管腳TXD ；R10UT、R20UT應接單片機的串行接收管腳RXD1.與之 對應的RS-232C電平的T10UT、T20UT應接PC機的接收端RD ；R1IN、R2IN應接PC機的發(fā)送 端TD1。在本實用新型中使用MAX232CPE芯片來實現(xiàn)TTL與RS-232C電平轉(zhuǎn)換。綜上所述，本實用新型提供的溫度與濕度檢測儀具有如下優(yōu)點滿足了用戶對測 量精度的要求，又使儀器具有結構簡單、易于后期修改、使用方便；可以廣泛應用于工業(yè)生 產(chǎn)、科學實驗、環(huán)境監(jiān)控等不同領域，具有廣闊的市場前景；體積小、操作簡單、性能穩(wěn)定、測 量精度高和抗干擾能力強。盡管本實用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上 述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于 本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護范圍應由所附 的權利要求來限定。
權利要求一種溫度與濕度檢測儀，其特征在于，包含核心模塊(1)、溫度傳感電路(2)和濕度檢測電路(3)；所述的核心模塊(1)分別與溫度傳感電路(2)、濕度傳感電路(3)電路連接；所述的溫度傳感電路(2)與濕度傳感電路(3)在核心模塊(1)的控制下分別對外界的溫度與濕度進行感應與檢測，生成數(shù)據(jù)輸送至輔助模塊進行顯示。
2.如權利要求1所述的溫度與濕度檢測儀，其特征在于，所述的核心模塊是單片機。
3.如權利要求1所述的溫度與濕度檢測儀，其特征在于，所述的溫度傳感電路(2)和濕 度檢測電路(3)分別包含溫度傳感器和濕度傳感器。
4.如權利要求1所述的溫度與濕度檢測儀，其特征在于，還包含實現(xiàn)人機對話功能的 鍵盤掃描電路(4)，其與核心模塊(1)電路連接。
5.如權利要求1所述的溫度與濕度檢測儀，其特征在于，還包含顯示溫度與濕度數(shù)據(jù) 的液晶顯示器顯示電路(5)，其與核心模塊(1)電路連接。
6.如權利要求1所述的溫度與濕度檢測儀，其特征在于，還包含具有超限報警功能的 報警電路(6)，其與核心模塊(1)電路連接。
7.如權利要求1所述的溫度與濕度檢測儀，其特征在于，還包含實現(xiàn)核心模塊與計算 機之間的交互作用的接口通信電路(7)，其與核心模塊⑴電路連接。
專利摘要一種溫度與濕度檢測儀，包含核心模塊、溫度傳感電路和濕度檢測電路。核心模塊分別與溫度傳感電路、濕度傳感電路電路連接，溫度傳感電路與濕度傳感電路在核心模塊的控制下分別對外界的溫度與濕度進行感應與檢測，生成數(shù)據(jù)輸送至輔助模塊進行顯示。本實用新型的優(yōu)點是滿足了用戶對測量精度的要求，又使儀器具有結構簡單、易于后期修改、使用方便；可以廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)、科學實驗、環(huán)境監(jiān)控等不同領域；體積小、操作簡單、性能穩(wěn)定、測量精度高和抗干擾能力強。
文檔編號G01K1/02GK201653581SQ20102015246
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權日2010年4月8日
發(fā)明者侯東良 申請人:上海第二工業(yè)大學