以AT89C2051单片机为核心配置的温湿度数据采集系统设计

以AT89C2051单片机为核心配置的温湿度数据采集系统设计

1 温湿度采集系统的硬件设计

1.1 系统总体设计方案

图1 系统功能模块图

1.2 芯片选择

1.2.1 温湿度传感器

鉴于测量环境特殊要求，温湿度检测模块不可能做得很大，而且系统要求响应灵敏，测量精度要高，温度小于等于±0.3 ℃，湿度小于等于±1.8％，稳定性能良好，因此采用了瑞士生产的SHT75 温湿度传感器。

1.2.2 微处理器

1.2.3 隔离芯片

为了监控检测模块工作正常，看门狗电路和芯片是单片机开发系统必不可少的部分， 采用的X25054 看门狗芯片主要功能有监控电源，防止运行程序跑飞，扩充控制芯片存储空间等。

1.2.5 通信接口

1.3 系统原理图的绘制

在电子设备中，接地是控制干扰的重要方法。地线设计中应根据电路特性，正确选择单点接地与多点接地，对高频电路要采用多点接地，并尽量加粗接地线，接地线的宽度一般为普通走线的2 倍，而且要将接地线构成闭合环路。

温湿度采集模块PCB 板制作包括主控系统板制作和实时数据显示板制作，最终设计的PCB 图如图2 和图3 所示。

图2 温湿度采集模块

图3 实时数据显示模块

1.4 系统实物图

最终参数采集及实时显示模块实物图如图4 所示。

图4 参数采集及实时显示模块原理图

2 实验测试结果与分析

2.1 第一组实验数据

该系统调试后在室内进行了模拟测试，检验了系统的测试效果以及测试精度。在数据处理时，采用大量的测量数据统计分析来减少误差，并对运行结果进行了记录分析。实验第一组数据如表1 所示。

表1 第一组实验测量数据

在温湿度传感器未经修正时，温湿度传感器采集到的数据与标准计数相比较，其数据偏差即将接近本系统所要达到的期望值，但还有待改进。

2.2 传感器的补偿和修正

为了补偿温湿度传感器的非线性以获取准确数据，使用如下公式（1）修正输出数值：

当实际测量温度与25 ℃相差较大时， 应考虑湿度传感器的温度修正系数，使用如下公式（2）。

2.3 第二组实验数据

根据公式（1）、（2）对传感器进行修正补偿后得到实验第二组数据如表2 所示。

表2 第二组实验测量结果

3 结论

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