基于SHT15的温湿度数据采集系统设计

【摘要】本文介绍了一种以STCLE5A32S2单片机和数字温湿度传感器SHT15为核心的智能温湿度数据采集系统设计，详细阐述了该智能系统的硬件组成、通讯和数据采集软件的设计思路。该系统具有液晶显示、数据监控、数据存储和低功耗等功能。

【关键词】单片机；温湿度；液晶显示；数据存储；数据监控

1.系统总体方案设计

本系统以STCLE5A32S2单片机为控制核心，以数字温湿度传感器SHT15作为测量元件，构成智能温湿度数据采集系统；同时可把采集到的数据通过RS-232传到上位机进行监测和进一步处理，并且通过外扩EEPROM对采集的数据进行存储，系统设计方案如图1所示。

2.系统硬件设计

系统硬件设计包括传感器检测和单片机模块设计。其中传感器检测模块的设计为SHT15的硬件电路设计，单片机模块的设计包括时钟电路、复位电路、显示电路、存储电路和串口电路设计等。

2.1 传感器检测电路

SHTI5型传感器是单片、多用途的智能传感器，其中不仅包含基于湿敏电容器的微型相对湿度传感器和基于带隙电路的微型温度传感器，而且还有14位的A/D转换器和2线串行接口，能输出经过校准的相对湿度和温度的串行数据，所以系统中不再使用传统设计需要的多路转换开关、A/D转换器及信号调理电路，系统结构比较紧凑和简单，SHTI5能在同一位置测量相对湿度和温度。内部结构和电路连接如图2所示。

2.2 单片机模块电路

单片机最小系统模块电路包括时钟电路、复位电路、显示电路，如图3所示。

2.3 串口电路设计

串口电路设计是为了程序烧写和与上位机串口通信而设计，如图4所示。

3.系统软件设计

系统采用层次化、模块化结构设计，主要包括主程序和具有特定功能模块的子程序，如温湿度采集及转换处理子程序、显示子程序、数据存储子程序、串口发送子程序等。系统软件结构框图如图5所示。

4.系统调试与实验结果

图6所示为整个温湿采集系统实物连接图，数据采集端采集数据经单片机处理后，一方面送往OLED进行显示，另一方面通过IIC总线送往EEPROM进行数据存储和经过RS232串口送往上位机进行数据监测，图7（a）所示为OLED显示值，图7（b）为上位机接收值。整个系统经过了严格的高低温试验低温做到-40℃，高温做到80℃，经过试验测试后整个系统在高低温环境下工作正常。

电路中每个模块如图中所示，整个系统工作在3.3V电压下，系统可以定时进入休眠状态以实现低功耗。

图7（a）中的液晶显示为当前环境下的温湿度，温度值为17.7℃，湿度为19.4%RH，串口接收区中的接受到的数据为16进制数，经过转换后B1（16）=177（10），经过数据处理后为17.7，C2（16）=194（10），经过处理后为19.4。经过实验调试该系统可以准确实时的检测当前环境的温湿度，并对采集数据准确无误的上传与保存。

5.结束语

本设计以STCLE5A32S2单片机为核心器件，结合SHT15温湿度传感器成功实现了温湿度的智能数据采集系统设计，整个系统采用3.3V电源供电，实时采集、显示、存储和监测集于一体，并设有定时休眠模式确保系统的低功耗。整机经过高低温试验，该系统可以应用在各种需要监测温湿度的环境下，在工业测试领域具有广阔的应用前景。

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