摘 要：本文介绍了一种基于PC机的智能式的温湿度测量器的设计原理，下位机部分详细的阐明了SHT10芯片的原理与使用方法，以及芯片与单片机的硬件连接，数据传输格式等内容，上位机部分说明了如何在PC机上用VB6.0开发一个应用界面，将上位机所接收到的数据用数字、实时曲线以及虚拟仪表的方式表现出来。
关键词：SHT10；VB；温度；湿度
1 引言 温度与湿度的测量一直在工业生产，农林培育，军事国防、居民生活等方面有着广泛的应用。传统的温湿度测量装置一般都是模拟式的，有着体积大、使用不方便且不易与计算机控制系统相连接的缺陷。为了克服以上缺陷，本设计采用Sensirion公司生产的温湿度传感器SHT10，该芯片由相对湿度传感器, 温度传感器, 校准存储器, 14 位A/D 转换器, 信号放大器和I2C 总线接口构成。SHT10 具备卓越的长期稳定性，数字输出功能, 完全低功耗,体积微小, 全自动降能的功能。2 系统硬件设计 本设计的硬件组成部分主要由SHT10，STC89C58单片机，PC机构成。利用STC89C58单片机对温湿传感器进行控制，进行数据采集后，将数据收集到单片机中，进行数据处理之后再用串口数据发送的方式将数据送至上位机（PC机），上位机将最终的结果进行显示。整体硬件结构图如图1所示。
2.1传感器与单片机的接口电路 由于STC89C58没有I2C接口，所以通过模拟来实现。用P2.3来模拟时钟线SCK，用P2.2来模拟数据线DATA。DATA需要一个外部的上拉电阻（例如：10kΩ）将信号提拉至高电平。STC89C58单片机与SHT10的接口电路如图2所示。
2.2单片机与PC机的接口电路 STC89C58单片机与上位机的通信采用串行通信的方式，应用MAX232芯片进行TTL电平与RS 232标准电平的转换。STC89C58单片机与上位机的接口电路如图3所示。
3 系统软件设计 下位机（单片机）的软件采用C语言进行编程，上位机（PC机）的软件采用VB6.0进行编程。3.1下位机的软件设计 下位机的软件设计主要分为如下的4个部分：（1）启动传输 当SCK时钟高电平时DATA翻转为低电平，紧接着SCK变为低电平，随后是在SCK时钟高电平时DATA翻转为高电平。后续命令包含三个地址位（目前只支持“000”），和五个命令位。SHT10会以下述方式表示已正确地接收到指令：在第8个SCK时钟的下降沿之后，将DATA下拉为低电平（ACK 位）。在第9 个SCK时钟的下降沿之后，释放DATA（恢复高电平）。（2）连接复位 如果通讯中断，下列信号时序可以复位串口：当 DATA 保持高电平时，触发SCK 时钟9 次或更多。在下一次指令前，发送一个“传输启动”时序。这些时序只复位串口，状态寄存器内容仍然保留。（3）测量温湿度命令 发布一组测量命令后，控制器要等待测量结束。这个过程需要大约20/80/320ms，分别对应8/12/14bit测量。SHT10通过下拉DATA 至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。单片机在再次触发SCK时钟前，必须等待这个“数据备妥”信号来读出数据。为了补偿湿度传感器的非线性以获取准确数据，在读出数据后按照datasheet中的修正公式进行修正。（4）串行发送命令 上位机通过串行的方式发送相应的十六进制数来作为测量温度、测量湿度和停止测量的命令。下位机接到命令后进行相应的操作，将所获取的最终结果逐个字节的串行发送给上位机。3.2上位机的软件设计 上位机（PC机）的主要工作是通过串口，将下位机发送上来的温度或者湿度的数据进行数字显示，并且绘制出相应的实时曲线，形成直观实用的用户操作界面。 VB6.0下的串行端口通信是通过其提供的控件MSComm实现的。根据下位机的数据传送规律，将MSComm控件的RThreshold属性设置为4，接收缓冲区接收满4个字节之后触发OnComm事件。Settings属性中波特率、校验位等与下位机统一即可，其他属性为默认。实时曲线的绘制采用PSet画点方式完成，虚拟仪表的设计中应用Line、Circle等方法绘制仪表表盘和刻度，用Line绘制指针。用户操作界面如图4所示。
图4 用户操作界面4 结论 SHT10温湿传感器同时集成了温度传感、湿度传感和AD转换电路于一体，具有体积小、抗干扰能力强、精度高、成本低、数字信号输出等优点。本文所设计的基于PC机的智能式温湿度测量器在利用SHT10的以上优点的基础上同时将其与PC机进行连接，在用户操作界面的设计过程中，又加入了控制命令按钮、实时曲线和虚拟仪表等更加智能和人机交互的表现形式，与传统的模拟式温湿度计相比性能上有了进一步的改善，具有明显的优势，所以该设计在气候监测、军事应用以及现代化农林培育系统等领域中有着广阔的发展前景。参考文献：[1] 孙环, 滕召胜. 基于SHT10单片集成传感器温湿度检测模块设计[J]. 国外电子测量技术 , 2006, (06)[2] 汤娜等编著Visual Basic 6.0标准版培训教程〔M〕.北京:中国石化出版社,2000.
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