引言

　　在工业现场，特别是那些环境因素对生产过程影响比较大的车间，对现场环境因素的监测很重要，而随着工业自动化的迅速发展，工业以太网在工业中应用的普及，它能使用户对现场的一些环境因素实现一个远程的监测，突显其便利性和适时性。本系统就是基于SHT75温湿度传感器，利用工业以太网技术，实现对工业现场的温湿度的远程监测。

温湿度测量的系统设计

　　在工业现场中使用温湿度传感器，为了达到远程监测的目的，就少不了与工业以太网或其它工业现场总线网络相连，本系统就利用工业以太网技术，由传感器SHT75采集工业现场的温湿度，经过CPU处理，通过工业以太网进行通信，实现上位机对现场环境温湿度的数据采集、监测。

　　本温湿度测量系统包含了微处理器（C8051F120）、存储器、传感器模块、网络通信接口、串口通信等重要组成部分。在该设计中，电源使用了以太网供电设备，该设备除了用于网口通信，还提供设计中所需要的电源。该电源经过电平转换，为微处理器、存储器、传感器模块等提供所需的+5V和+3.3V电压。微处理器C8051F120通过I/O口与传感器模块进行数据交换。温湿度测量系统的硬件框图如图1所示

图1 温湿度测量系统框图

处理器C8051F120

　　C8051F120是美国Cygnal公司的一款控制芯片，它使用 Silicon Lab 的专利 CIP-51 微控制器内核，具有64个数字I/O 引脚、片内VDD 监视器、看门狗定时器和时钟 振荡器,它使C8051F120器件成为真正能独立工作的片上系统；FLASH 存储器具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新 8051固件；片内 JTAG 调试电路允许使用安装在最终应用系统上的产品 MCU进行非侵入式（不占用片内资源）、全速、在系统调试，该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、单步及运行和停机命令；它能在工业温度范围（-45℃到+85℃）处工作，这些完全满足在工业现场使用的要求。

　　微处理器部分的设计包含系统硬件的启动与复位、地址总线、数据总线的分配和定义、与外设传感器的连接等；系统由外部的22M钟振作为时钟源向CPU输入时钟信号；复位电路由10μF的电容、10K电阻组成低电平复位电路，该复位电路可实现上电低电平自动复位。

传感器模块

　　SHTxx 系列单芯片传感器是由瑞士Sensirion的一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。传感器包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个 14 位的 A/D 转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。SHTxx采用串行接口，它的分辨率可以根据对现场的采集速率而进行调整，一般情况下默认的测量分辨率分别为 14bit（温度）、12bit（湿度），如果在高速采集中就可分别降至 12bit 和 8bit，对温度的量程范围：-40～123.8℃，湿度的量程范围：0～100%RH。它操作比较简单，只需用一组“ 启动传输”时序，就能实现传感器数据传输的初始化，同时，在测量和通讯结束后，SHTxx 会自动转入休眠模式，这大大的减少了功耗。我们选择的是SHT75，它的结构框图如图2所示。