基于单片机的湿度采集系统设计.doc

目 录1 绪论..................................................................2 1.1 引言...........................................................................................................................2 1.2 设计意义...................................................................................................................2 2 总体方案设计..........................................................3 2.1 总体设计框图...........................................................................................................3 2.2 器件的选择...............................................................................................................3 2.2.1 传感器............................................................................................................32.2.2 A/D 转换电路..................................................................................................42.2.3 显示电路........................................................................................................4 2.2.4 加湿除湿电路................................................................................................4 2.2.5 预定值按键电路............................................................................................4 2.3 系统工作原理..........................................................................................................4 3 单元电路设计..........................................................5 3.1 湿度传感器..............................................................................................................5 3.2 A/D 转换电路...........................................................................................................5 3.3 湿度采集及 A/D 转换电路.....................................................................................7 3.4 单片机......................................................................................................................7 3.5 按键电路..................................................................................................................8 3.6 报警电路..................................................................................................................9 3.7 显示电路................................................................................................................10 4 系统软件设计.........................................................11 4.1 系统软件流程框图................................................................................................11 5 绪论.................................................................11 参考文献...............................................................121摘 要人体对生存环境的湿度有很高的要求，相对湿度以 50%-70%为好，冬季最好不低于 40%，夏季不高于 80%。

如果湿度过大，极易导致衣服皮革受潮发霉、电器及精密仪器受潮受损；春季细菌滋生，易诱发呼吸道疾病，风湿病；夏季人体散热困难，增加中暑机会；冬季会加速热的传导，使人倍觉寒冷在科研单位或实验室，生产车间，如果环境温度控制不好，也将对实验结果和产品质量造成极大的影响因此，精确的湿度控制尤为重要 本设计通过使用湿度传感器 HIH3610 完成湿度信号的采集，通过 A/D 转换电路将模拟信号转为数字信号后，送给单片机 AT89C51，再有单片机对信号进行处理，最后由显示电路显示结果，报警电路实时报警，从而完成湿度检测系统的全部功能本设计的完成使一定空间内的环境湿度得到有效的控制与调节，满足了人体对环境湿度的要求，具有很高的价值关键词：湿度传感器、单片机、报警、显示21 绪论1.1 引言随着信息时代的到来，作为获取信息的手段—传感器技术得到了显著的发展，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的 由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。

传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用另一方面，传感器的被检测信号来自于各个应用领域，每个领域都是为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现湿度传感器是其中重要的一类传感器，其发展速度之快，以及应用之广，可谓是划时代的1.2 设计意义在人的日常生活中，居住空间也是一个人工环境空气污染，直接威胁人的身体健康；噪音污染，影响人的情绪、工作、休息和饮食，可以导致神经衰弱；温度过热过冷，导致人的不适；空气过湿，将使人们感到沉闷和窒息；空气干燥，又会使人的口腔感到不适，甚至可能发生咽喉炎等疾病如果能使系统自动控制这个常见的空间，人的生活将更舒适众所周知，空气是多种气体的混合物，其主要成分是由氧气、氮气以及总数不3到 1%的稀有气体和二氧化碳组成，此外空气中还有一种重要的、数量上经常变化的成分—水汽。

通常，空气中水汽的含量用湿度表示空气湿度与人类关系密切人们的日常生活和生产活动及动植物的生存，都与周围环境的湿度息息相关，从日常生活、家电、交通、医疗、气象、工农业都需要进行湿度测量2 总体方案设计2.1 总体设计框图 HIH3610 湿度传感器A/D 转换 ADC0809LED 显示电路AT89C51 单片机预定按键 加湿电路除湿电路报警电路图 2.1 总体设计框图2.2 器件的选择2.2.1 传感器传感器以探头形式安装在车间内，是由湿度传感器及相应调理电路组成其中湿度传感器采用 HIH3610 湿度传感器，测量精度高，响应迅速，能直接将湿度信号转换为直流电压信号输出根据湿敏电阻在湿度改变时，阻值发生相应变化的特性，设计转换电路将采集到的湿度信号转换为电压值，送 A/D 通道处理42.2.2 A/D 转换电路本系统中，湿度为缓变信号，而且转换成的电平信号为低电平缓变信号，对A/D 转换的要求不高，所以选用较为廉价的 ADC0809该芯片是 CMOS 单片型逐次逼近式 A/D 转换器，完全可以满足设计需要，并且可以根据需要扩展检测电路2.2.3 显示电路采用四位 LED 显示电路对湿度值进行实时显示。

锁存驱动电路选用了 74LS164芯片，满足设计要求2.2.4 加湿除湿电路当检测的湿度值高于设定的湿度值范围时，单片机停止加湿，同时进行除湿；当湿度值低于设定的湿度范围时，单片机停止除湿进行加湿为了得到准确的湿度测量值，还应在测量湿度的同时测量环境湿度传感器电源电压值2.2.5 预定值按键电路为了完成预定湿度值的设置，系统中设置了 5 个按键，分别为开始键，加一键，减一键，设定键和确认键2.3 系统工作原理本次设计的湿度检测系统主要由单片机控制电路，湿度检测电路和外围电路组成首先，由湿度检测电路将检测点的湿度数据检测出来，然后将模拟信号送至A/D 转换电路进行转换，再将转换后的数字信号送给单片机处理，通过单片机进行数据比较分析，把实时湿度值送到显示电路进行显示当湿度高于或低于规定数值时，单片机发出指令，由加湿除湿电路进行处理，同时报警由键盘电路可改变预设的湿度范围，从而根据季节和时间等具体需要对湿度检测系统控制的湿度范围进行调节53 单元电路设计3.1 湿度传感器湿度采集选用 HIH3610 湿度传感器HIH3610 是美国 Honeywell 公司生产的相对湿度传感器，该传感器采用热固聚酯电容式传感头，同时在内部集成了信号处理功能电路，因此该传感器可完成将相对湿度值变换成电容值，再将电容值转换成线性电压输出的任务，同时该传感器还具有精度高、响应快、高稳定性、低温漂、抗化学腐蚀性能强及互换性好等优点。

其主要技术指标如下:① 测量范围：0~100%RH；② 测量精度：-2~+2%RH；③ 电源电压：4~5.8V；④ 电源电流：200uA；⑤ 输出范围：0.8~3.9V；⑥ 工作温度范围：-40~+85℃3.2 A/D 转换电路本系统中，湿度为缓变信号，而且转换成的电平信号为低电平缓变信号，对A/D 转换的要求不高，所以选。