单片机温湿度控制在日常生活和工农业生产中的运用非常广泛

摘要：以数字温湿度传感器SHT11为测量元件，通过单片机与GSM相结合实现远程监控系统。该系统包括温湿度数据采集终端的软硬件设计和监控系统通讯终端软件的具体实现。与传统装置相比，结构简单，测量精度高。

关键词：数字温湿度传感器SHT11；全球通；远程监控; 单片机

温湿度控制广泛应用于日常生活和工农业生产中。本系统采用SHT11温湿度复合传感器，是瑞士Sensirion公司推出的经过校准的数字信号输出，外形尺寸仅为7.65×5.08×23。5mm，体积和火柴头差不多，SHT11采用串口，分辨率可以根据现场的采集速率进行调整，一般默认测量分辨率为14bit（温度）和12bit（湿度） . )，如果在高速采集时，可以分别降到12位和8位，温度范围：-40~123.8℃，湿度范围：0~100%RH，用这个芯片做这个系统构成它往往更简单，同时，

1 控制原理 本系统主要由控制器、测量、通讯、显示和键盘组成。单片机控制芯片的内部定时器定时对温湿度进行采样，产生中断，对温湿度值进行采样。系统经过计算后，利用单片机的串口以通用异步收发器的形式与GSM模块进行通信，完成将温湿度值发送到集中监控中心或工作人员的移动终端通过手机短信的方式，实现对温湿度变化的远程监控。，系统整体结构如图1所示。

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1.1 控制模块采用AT89C2051单片机单片机。控制模块是系统的核心。它通过外围电路采集温度和湿度，并将相关程序写入GSM模块。湿度值及计算功能，设置相关工作模式等参数。

AT89C2051是ATMEL公司生产的廉价高性能8位微控制器。采用80C31内核指令系统，完全兼容MCS-51。它包含2k字节的Flash，可用作用户程序存储器和128字节的随机存取数据存储器（RAM），采用20针封装，减小体积，包含2个程序加密位，可防止非法读取程序，并具有良好的安全性能。其低压、高性能 CMOS 8 位计算机与 MCS-51 命令和输出引脚兼容，可形成最小的测量系统。但它只有20个引脚和15个双向输入/输出（I/O）端口，其中P1是一个完整的8位双向I/O端口、两个外部中断端口和两个16位可编程定时器计数器。两个全双工串行通信端口，模拟比较放大器，AT89C2051的时钟频率可以为零，即具有可软件设置的休眠省电功能，系统唤醒方式包括RAM、定时器/计数器、串口和外部中断端口，系统唤醒后继续工作。在省电模式下，片内 RAM 将被冻结，时钟停止振荡，所有功能停止工作，直到系统被硬件复位。

1.2 使用SHT11完成温湿度测量 SHT11温湿度传感器包括电容式高分子湿度测量元件和能隙材料制成的温度测量元件。操作比较简单，只需要使用一组“开始传输”序列，就可以实现传感器数据传输的初始化。同时，测量和通信完成后，SHT11会自动切换到睡眠模式，大大降低了功耗。SHT11的主要特点是：

1)将温湿度传感器、信号放大与调理、A/D转换、I2C总线接口集成在一颗芯片上（CMO​​SensTM技术）；

2)可以给出全标定相对湿度和温度值输出；

3)具有工业标准I2C总线数字输出接口；

4)具有露点值计算输出功能；

5)优异的长期稳定性；

6)湿度值输出分辨率为14位，温度值输出分辨率为12位用51单片机控制tc35模块发短信，可编程为12位和8位；

7)小尺寸（7.65×5.08×23.5 mm），可表面贴装；

8)具有可靠的CRC数据传输校验功能；

9)片上校准系数保证100%互换性；

10) 电源电压范围为2.4～5.5V；

11)电流消耗，测量时为 550 μA，平均为 28 μA，睡眠时为 3 μA。

SHT11的湿度检测采用电容式结构，采用不同保护的“微结构”检测电极系统和聚合物盖形成传感器芯片的电容。除了保持电容式湿度传感器原有的特性外，还可以抵抗外界的影响。因为它把温度传感器和湿度传感器组合成一个整体，不仅提高了传感器的性能，而且降低了成本和体积，而且与单片机连接也很方便，所以测量精度是高且可以准确地获得露点，而不会出现温湿度传感器之间的温度梯度造成的误差。SHT11的内部结构如图2所示。

SHT11引脚说明：VDD-电源引脚，工作电压为2.4～5.5V，DATA-串口数据引脚；SCK-串行时钟输入，GND-接地端。SHT11测量过程包括发起传输、发送测量命令、等待测量完成和读取测量数据。

1.3 GSM模块采用TC35 TC35是西门子公司推出的无线通信GSM模块。自带RS232通讯接口用51单片机控制tc35模块发短信，可方便与PC、单片机通讯。TC35模块的工作电压为3.3~5.5 V，可以工作在900 MHz和1 800 MHz两个频段。该频段的功耗为2W（900 MHz）和PDU模式下的短消息和第三组。Type II 传真，以及 2.4k、4.8k、9.6k 非透明模式。

TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、电源模块、闪存、ZIF连接器、天线接口组成。基带处理器作为TC35的核心，主要处理GSM终端中的语音和数据信号，涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。

TC35 模块有 40 个引脚，通过 ZIF 连接器引出。这40个引脚可分为5大类，分别是电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。IGT 端子是 TC35 模块的启动端子。系统上电后，为了使TC35进入工作状态，必须在IGT上加一个100ms以上的低脉冲，电平下降的持续时间不能超过100ms。（3.3V）。同时，TC35也应该被视为数据通信设备。它的 RXD0 引脚连接到单片机的 RXD 引脚，它的 TXD0 连接到单片机的 TXD 引脚进行数据交换。另外，单片机的串口为TTL电平，TC35采用CMOS电平，需连接电平转换器件MAX232，实现电平转换和串行通信功能。系统硬件的主要连接如图3所示。