基于PIC单片机的温湿度监控系统设计

摘要：研究了短距离无线通信技术在工业数据控制上的一个具体应用，主要介绍了系统的总体设计和软硬件组成，硬件部分选择PIC单片机作为控制核心，控制微功率RF芯片(nRF24E1)完成数据的无线传输，控制ICL7135完成传感器数据的A／D转换，选择LabVIEW软件编写控制界面。实践表明，该系统能实时显示监控曲线和数据存储，可实现对复杂环境的温湿度精确控制。
关键词：无线通信；PIC单片机；LabVIEW；控制界面

0 引言
随着科学技术的发展，许多新兴产业对环境提出了更高的要求：制造大规模集成电路需要极高的空气洁净度，生物化学制药需要精确的温湿度控制。因此，对温、湿度和一些基本数据的监测和控制已成为生产过程中非常重要的技术要求。
PIC单片机(Peripheral Interface Controller)是由美国Microchip公司推出的，由于它的硬件系统设计便捷、指令系统设计精炼、采用精简指令集和哈佛总线结构，拥有速度高、功率低、驱动电流大及控制能力强等优点，能满足用户的各种需要，因此得到广泛的应用。
本文提出一种采用PIC单片来设计实现的测量和控制系统。首先进行实例内容描述。

1 系统组成
该系统设计内容分成两大部分：温湿度的测量和控制。
1．1 温湿度测量部分
温湿度测量部分如图1所示，由传感器、信号调理前端、A／D模数转换部分和无线收发模块组成。

1．2 温湿度控制回馈部分
控制回馈，就是控制核心MCU根据采集的数据，通过特定的算法判断当前的状态，并输出相应的指令来控制特定的模块以控制温湿度。系统结构框图如图2所示。

2 系统硬件设计
2．1 温湿度传感器的选择
温湿度传感器大致可以分为模拟温湿度传感器和数字温湿度传感器两类。
模拟温湿度传感器输出的是信号通常是电流、电压等线性信号，要通过信号前端调理电路和A／D转换电路来实现数字化，才能输入PIC控制核心来运算。这类常用的型号如：热敏电阻、热电偶、ADI公司出品的AD590、美信公司出品的MAX6613等。
数字化的温湿度传感器在内部集成了传感器、调理电路和A／D转换等电路，可以直接输出数字信号，也可以直接与PIC单片机相连。常用的数字温湿度传感器有达拉斯公司出品的DS18B20，ADI公司出品的ADT75等。
该系统选用ADI公司出品的AD590，其主要特点如下：
(1)线性化的电流输出：1μA对应1 K(K为绝对温湿度单位)。
(2)宽温湿度测量范围：-55～+150℃。
(3)优异的线性：全温湿度范围内达到±0．3℃。
(4)宽泛的供电范围：4～30 V。
(5)低廉的价格。