基于单片机的温湿度测量系统的研究与设计.doc

基于单片机的温湿度测量系统的研究与设计摘要温湿度的测量应用范围是很广的,对温湿度测量系统的研究也具有深远意义, 本课题针对国内外对温湿度测量系统的研究与发展状况,分析了目前温湿度测量系统存在的主要问题,设计了一种基于单片机的温湿度测量系统,对某些有着特殊要求温度和湿度的场合实现长期、稳定、实时、自动的监测本设计主要由硬件电路和软件电路两部分组成,系统通过温湿度检测电路,把采集到的信号传给单片机,通过单片机来处理采集到的信号并通过LCD显示出来,如果温湿度过高或过低,报警电路会自动报警它以AT89C52单片机为核心,采用SHT11集成温湿度传感器实现一种智能、快捷、方便的温湿度测量系统,整个系统由温湿度检测电路、时钟电路、LCD显示电路、键盘电路、报警电路和单片机等组成设计的系统结构简单紧凑,功耗较低,抗干扰能力强、总体性能比较好,符合了智能仪器仪表小型化的潮流,为今后开发高性能和商品化的温湿度测量仪器奠定了良好的基础关键词：单片机；温湿度；SHT11传感器ABSTRACTThe temperature and humidity measurement range is very wide application, the temperature and humidity measurement system research also has far-reaching significance, the subject of temperature and humidity measurement system at home and abroad for the research and development condition, temperature and humidity measurement system are analyzed, the main problems of the design based on single-chip processor of the temperature and humidity measurement system, and for some has special requirements of temperature and humidity achieve long-term, stable, occasion real-time, automatic monitoring. This design mainly by the hardware circuit and software circuit two parts, the system through the temperature and humidity detection circuit, gathering the signal to the microcontroller, through the single chip microcomputer to handle the collected signals and through the LCD display, if the temperature and humidity too high or low, the alarming circuit will automatically alarm. AT89C52 single chip microcomputer to it as the core, and adopting the integrated SHT11 temperature and humidity sensor implement an intelligent, fast and convenient temperature and humidity measurement system, the whole system consists of temperature and humidity detection circuit, clocking circuit, LCD display circuit, keyboard circuit, alarm circuit and single-chip microcomputer etc. The design of the system simple and compact structure, low power consumption, the anti-interference ability strong, overall performance is better, in line with the intelligent instruments miniaturization trend in future for the development and commercialization of high performance of temperature and humidity measurement instrument has laid a good foundation.Keywords: SCM; The temperature and humidity; SHT11 sensor目 录摘要IABSTRACTII目录III第一章绪论11.1概述11.2 国内外研究现状11.2.1 国外研究现状11.2.2 国内研究现状11.3 温湿度检测的发展状况以及存在的问题21.4 课题研究的主要内容3第二章系统硬件部分设计42.1 AT89C52单片机介绍42.2 温湿度测量电路的设计92.2 .1 SHT11简介92.2.2 SHT11主要性能特点92.2.3 SHT11工作原理112.2.4 SHT11输出特性12运行条件132.2.6 安装注意事项132.2.7 SHT11与单片机连接132.3 LCD显示电路设计142.3.1 LCD1602简介142.3.2 LCD1602的特性142.3.3 LCD1602引脚功能142.3.4 指令集152.3.5 LCD1602与单片机连接162.4 时钟电路设计162.4.1 DS1302简介162.4.2 DS1302工作原理172.4.3 DS1302 结构及引脚功能172.4.4 DS1302与单片机连接182.5 键盘电路设计182.5.1 键盘工作原理182.5.2 独立式键盘与单片机的连接192.6 报警电路设计202.7 抗干扰措施21第三章系统软件设计223.1 系统总体流程图223.2 温湿度采集模块软件设计233.3 LCD显示模块软件设计253.4 时钟模块软件设计293.5 报警电路软件设计30第四章仿真与调试314.1电气原理图314.2部分参考程序314.3 仿真结果47结束语51致谢52参考文献53. .第一章 绪论1.1概述温湿度测量是现代检测技术的重要组成部分,在保证产品质量,提高产品产量,节约资源和安全生产方面起着非常重要的作用。

因此,能够确保快速、准确的测量温湿度的技术及其装置受到各国的重视随着信息产业的发展及其工业化的进步,温度和湿度不仅仅表现在以上几个方面直接或间接影响人类基本生活条件,还表现在对生物用品、医药卫生、科学研究、国防建设等方面的影响针对以上情况,实现对温湿度的准确可靠测量显的尤其重要近年来,利用智能化数字式温湿度传感器以及实现温湿度信息的检测已成为温湿度检测技术的一种发展趋势本文介绍的温湿度检测系统,以智能化数字式温湿度传感器与52单片机有机结合,构成一种温湿度检测系统该系统具有性能可靠、测温准确、结构简单、价格低廉,抗干扰能力强等优点,可在工程实际中得到广泛应用1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状国外对温湿度控制技术研究较早,始于20世纪70年代先是采用模拟式的组合仪表,采集现场信息并进行指示、记录和控制80年代末出现了分布式控制系统目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统现在世界各国的温湿度测控技术发展很快,一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展1.2.2 国内研究现状我国对于温湿度测控技术的研究较晚,始于20世纪80年代我国工程技术人员在吸收发达国家温湿度测控技术的基础上,才掌握了温湿度室内微机控制技术,该技术仅限于对温湿度的单项环境因子的控制。

我国温湿度测控设施计算机应用,在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展在技术上,以单片机控制的单参数单回路系统居多,尚无真正意义上的多参数综合控制系统,与发达国家相比,存在较大差距我国温湿度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度,生产实际中仍然有许多问题困扰着我们,存在着装备配套能力差,产业化程度低,环境控制水平落后,软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点1.3 温湿度检测的发展状况以及存在的问题传统的温度和湿度检测系统主要有以下几种：〔1水汽压〔e：是水汽在大气总压力中的分压力它表示了空气中水汽的绝对含量的大小,以毫巴为单位〔2相对湿度〔rh：湿空气中实际水汽压e与同温度下饱和水汽压E的百分比,相对湿度的大小能直接表示空气距离饱和的相对程度空气完全干燥时,相对湿度为零相对湿度越小,表示当时空气越干燥当相对湿度接近于100%时,表示空气很潮湿,越接近于饱和〔3露点〔或霜点温度：指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下,冷却到饱和时的温度〔4干湿球温度表：用一对并列装置的、形状完全相同的温度表,一支测气温,称干球温度表,另一支包有保持浸透蒸馏水的脱脂纱布,称湿球温度表。

〔5发湿度表〔计：利用脱脂人发〔或牛的肠衣具有空气潮湿时伸长,干燥时缩短的特性,制成毛发湿度表或湿度自记仪器,它的测湿精度较差,毛发湿度表通常在气温低于-10℃时使用〔6电阻式湿度片：利用吸湿膜片随湿度变化改变其电阻值的原理,常用的有碳膜湿敏电阻和氯化锂湿度片两种前者用高分子聚合物和导电材料碳黑,加上粘合剂配成一定比例的胶状液体,涂覆到基片上组成的电阻片；后者是在基片上涂上一层氯化锂酒精溶液,当空气湿度变化时,氯化锂溶液浓度随之改变从而也改变了测湿膜片的电阻〔7薄膜湿敏电容：是以高分子聚合物为介质的电容器,因吸收〔或释放水汽而改变电容值它制作精巧,性能优良,常用在探空仪和遥测中〔8露点仪：能直接测出露点温度的仪器使一个镜面处在样品湿空气中降温,直到镜面上隐现露滴〔或冰晶的瞬间,测出镜面平均温度,即为露〔霜点温度它测湿精度高,但需光洁度很高的镜面,精度很高的温控系统,以及灵敏度很高的露滴〔冰晶的光学探测系统使用时必须使吸入样本空气的管道保持清洁,否则管道内的杂质将吸收或放出水分造成测量误差随着智能检测系统的飞速发展,基于单片机的温湿度检测系统将多传感器系统结合在一起如何把多传感器集中于一个检测控制系统,综合利用来自多传感器的信息,获得对被测对象的可靠了解和解释,以利于系统做出正确的响应、决策和控制,是智能检测控制系统中需要解决的首要问题。

在温湿度要求严格的场合,利用多传感技术可以提高系统的可靠性和精度,亦可以提高系统的时间空间的覆盖范围1.4课题研究的主要内容本设计主要作了如下几个方面的工作：一是确定系统的总体功能设计方案；二是进行自能传感器的硬件电路和软件系统的设计；三是单片机及通信接口的硬件电路及软件系统设计本课题针对这些弱点,利用52单片机为核心,连接电源模块〔USB接口、温湿度采集与转换模块、LCD显示模块、键。