家居生活溫濕度顯示裝置設計

葉子馨　楊宜澄　任廣鵬　李東青

摘要：在日常生活中，室內溫濕度直接影響生活的舒適度。尤其在冬季，因為供暖會使室內濕度降低，空氣干燥到一定程度甚至造成鼻粘膜毛細血管破裂。本設計一款家居生活溫濕度顯示裝置，通過傳感器對室內溫度和濕度進行實時檢測，通過液晶顯示器將溫濕度進行顯示。溫濕度傳感器選擇SHT15，該傳感器是數字式溫濕度傳感器，內部集成了模數轉換單元，因此可以直接輸出數字信號到單片機。在和單片機接口上，只需一個數據接口和一個指令接口即可。設計給出具體的實現方案，最后對設計進行仿真。

關鍵詞：溫濕度單片機SHT15液晶顯示

引言

人們對良好的家居環境的要求越來越高，而室內的溫度和濕度直接影響正常生活質量。因此設計一款可以顯示室內溫度和濕度的裝置至關重要。通過溫度傳感器和濕度傳感器，就可以實現對室內溫度和濕度的實時檢測。再結合液晶顯示技術，將溫度和濕度顯示。本設計體積小，使用方便。

1整體設計

本設計通過對當前溫度傳感器和濕度傳感器的調研，選擇溫度和濕度一體的數字型溫濕度傳感器SHT15。傳感器輸出的信號單片機可以直接讀取，計算得到相應的溫濕度數值。選擇LCD1602作為顯示單元，單片機對所有電路進行控制，實現溫濕度檢測和顯示功能。

2裝置的設計和實現

2.1溫濕度檢測單元

SHT15溫濕度傳感器溫度檢測范圍在40攝氏度到零上125攝氏度，濕度檢測范圍在O到100%RH。內部集成了精度高達14位的AD采樣單元。單片機通過發送相應指令進行溫度和濕度的采集。芯片內部結構如下如圖l所示

從圖中可知，傳感器內部集成了溫濕度傳感器、放大器、AD轉換器等。對外僅有四個引腳。設計電路如圖2所示。

圖2中，SCK接到傳感器的2腳，DATA接到傳感器的3腳，為了保證數據通信的有效性，通過上拉電阻接到電源。SCK和DATA分別連接到單片機的IO口。

2.2液晶顯示單元設計

選擇LCD1602作為顯示器件，LCD160顯示頁面為兩行，可以同時顯示溫度信息和濕度信息。該顯示單元共有十六個引腳接口。包括控制引腳、數據引腳、地址引腳、電源和地引腳以及亮度調整引腳[4】。單片機通過相應10口，與之完成數據和指令的交互，實現顯示功能，電路如圖3所示。

圖3可知，液晶顯示器數據引腳接到單片機的PO.O到PO.7上，通過上拉電阻接到電源，增加了驅動能力。

2.3主流程設計

本課題設計的家居生活溫濕度顯示裝置，采用單片機實現對溫度和濕度信號采集的控制。通過溫濕度傳感器采集室內的溫度信息和濕度信息。采集的結果通過LCD1602顯示單元進行顯示。系統軟件流程如下圖4所示。

圖4可知當系統開始上電后，首先進行的是系統初始化操作，進行寄存器配置和參數設置。然后進行溫度檢測，將室內的溫度和濕度進行采集計算，最后通過顯示單元進行顯示。

2.4溫室度采集流程

溫濕度采集流程， 是單片機通過給傳感器寫入采集指

令，傳感器對當前溫濕度進行采集，然后將數據回傳給單片機，單片機計算得到相應的溫度信息和濕度信息，流程如圖5所示。

2.5仿真驗證

完成硬件電路設計和程序編寫后，借助proteus軟件進行電路功能仿真，仿真電路包括晶振電路、復位電路、LCD1602顯示電路和濕濕度檢測電路。仿真圖如圖6所示。

圖6中可知，當前溫度為30.6攝氏度，濕度為32.3%RH。通過仿真驗證了本設計的電路是正確的，可以實現對室內溫度和濕度的檢測和顯示。

3結語

本設計利用數字型溫濕度傳感器和液晶顯示器技術，實現了家居生活中溫濕度裝置的設計和實現。給出溫濕度傳感器內部結構和顯示單元的電路設計，最后進行系統仿真。

參考文獻

[1]劉斌，趙丹丹.基于單片機技術的溫度控制系統設計及應用[J]，科學技術創新，2015（24）：122-122.

[2]陳永祿，張莉.基于單片機的溫度控制系統設計與實現[J]，現代電子技術，2015（2）：73-76.

[3]彭芬，基于單片機的數字顯示溫度系統[J].電子制作，2014（6）：16-17.

[4]彭芬.基于單片機的數字顯示溫度系統[J].電子制作，2014（6）：16-17.