基于AT89C51的湿度检测系统设计与研究
前言
人工气候室是在环境试验、科学研究（诸如种养殖、植保、组培、生物工程）等领域应用广泛的实验设备。它能模拟自然界的各种气象条件,按照实验要求精确控制室内的温度、湿度、光照以及CO2等指标,复现各种气候环境。为研究不同物种的生长、发育、生理、生化过程创造了环境条件。因此,人工气候室广泛应用在科研、现代农业、医药、冶金、化工、林业、环境科学及生物遗传工程等领域。
在人的日常生活中,人的居住空间也是一个人工环境。空气污染,直接威胁人的身体健康;噪音污染,影响人的情绪、工作、休息、饮食,可以导致神经衰弱;温度过热、过冷,导致人的不适,耗费电能;空气过湿,将使人们感到沉闷和窒息;空气过燥,又会使人的口腔感到不适,甚至可能发生咽喉炎等疾病。如果能系统自动控制这个最常见的空间,人的生活将更舒适。所以说,这是一个很有发展前途的课题,国内外学者已经进行了相关系统的研制[3]、 [5]。本文也就其中最难测量的物理量——湿度进行研究。
1 湿度检测的原理无线
本系统通过单片机AT89C51[1]及其各种接口电路来实现湿度的检测。其工作原理是:电容式相对湿度传感器的容值随着湿度的变化而线性的变化,通过信号检测和转换电路将变化的电容转换成与之对应的变化的电压,再由A/D转换器把模拟电压信号转换为数字信号并送入到单片机中,单片机对采集到的信号进行滤波处理并通过查表得到实际测量的湿度值,之后通过单片机的各外部接口电路显示该湿度值,或通过其与上位机的接口把此值送入到上位机进行保存及打印等操作。
2 系统的硬件构成及功能设计
图1是系统结构原理图,其中下位机以单片机AT89C51为核心,配以湿度检测和传送电路、A/D转换电路、存储器电路、时钟电路、看门狗复位电路、串行通信电路、键盘和LED显示电路及电源电路等组成。
图1系统结构原理图
本系统的湿度传感器采用高精度的HS11000电容式相对湿度传感器[2],它采用电容式湿度敏感元件,其特点是尺寸小、响应时间快、线性度好、温度系数小、可靠性高和稳定性好。在相对湿度为0％~100％RH范围内,电容量由162pF变到200pF时,其误差不大于±2％RH,而且响应时间小于5s,温度系数为0.04pF/℃,可见该湿度传感器受温度的影响是很小的。为了保存数据的原始记录,
AT89C51单片机作为检测仪的核心部分。主要负责将A/D转换模块采集到的数据进行处理并送至LED显示模块实时显示;响应键盘输入,查看或修改用户设定的湿度上限值。文献[4]采用DSP实现了温湿度控制器的设计,但是由于DSP的价格较高,不宜应用在各种场合中。
