【畢業(yè)論文設計】溫濕度檢測

專業(yè)綜合實習報告設計題目溫濕度檢測專業(yè)電氣工程及其自動化年級2007級指導教師摘要溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)主要由溫濕度傳感器SHT10，AT89S52單片機和鍵盤顯示電路三部分組成，采用軟件編程。使其達到了整個系統(tǒng)的溫度測量誤差優(yōu)于05,相對濕度測量誤差優(yōu)于4的預期指標關鍵詞溫度；濕度；傳感器；單片機隨著科技的不斷發(fā)展，溫濕度的測量在倉儲管理、生產制造、氣象觀測、工農業(yè)生產、科學研究以及日常生活中被廣泛應用，傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器一般不僅要設計信號調理電路,還要經過復雜的校準和標定過程,其測量精度難以保證，且在線性度、重復性、互換性、一致性等方面往往不盡人意。為了克服這些缺點，本設計采用瑞士SENSIRION公司生產的具有I2C總線接口的單片全校準數(shù)字式相對濕度和溫度傳感器SHT10，SHT10芯片傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。傳感器將CMOS芯片技術與傳感器技術融合,為開發(fā)高集成度、高精度、高可靠性的溫濕度測控系統(tǒng)提供了解決方案。確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性，具有數(shù)字式輸出、免調試、免標定、免外圍電路及全互換的特點。1溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設計原理11溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)總體框圖SHT10溫濕度傳感器按鍵控制1602液晶顯示單片機圖1總體框圖該系統(tǒng)主要由AT89S52單片機系統(tǒng)，溫濕度采樣電路，鍵盤顯示電路等三室內溫濕度部分組成。12設計要求本題目是設計制作一個溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，基本功能是能夠檢測出室內溫度和濕度；能夠顯示溫度、濕度。13總體方案論證本題目需要重點研究的問題1）溫度及適度的數(shù)據(jù)采集2）程序的時序分析解決問題的思路方案一采用傳統(tǒng)的傳感器將溫度赫和濕度轉換成模擬的電信號，然后進行線性補償。方案二采用現(xiàn)成的帶有A/D轉換功能的SHT10溫濕度傳感器直接輸出的數(shù)字信號，與單片機通信。SHT10傳感器默認的測量溫度和相對濕度的分辨率分別為14位、12位,通過狀態(tài)寄存器可以降至12位、8位。濕度測量范圍是0100RH,對于12位的分辨率為003RH,測溫范圍為4012318,對于14位的分辨率為001。其測量原理是首先利用兩只傳感器分別產生相對濕度、溫度的信號,然后經過大,分別送至A/D轉換器進行模數(shù)轉換、校準和糾錯,最后通過二線串行接口將相對濕度及溫度的數(shù)據(jù)送至微控器,再利用微控器完成非線性補償和溫度補償。相比方案一和二，方案二的電路簡單易于操作。3）程序的流程圖分析由于SHT10傳感器的驅動程序比較復雜，采用子程序調用的方法進行調試，在主程序中只進行函數(shù)調，這樣使得程序更加明了。2系統(tǒng)硬件結構本設計的原理是一個基于單片機AT89S52與溫濕度傳感器等技術相結合主體，利用數(shù)字溫濕度傳感器SHT10對環(huán)境溫濕度進行檢測，實現(xiàn)對環(huán)境溫濕度的測控。將它的輸出由單片機的軟件對其進行校正處理，所得到的結果最終送給液晶顯示模塊1602進行顯示。設計原理圖如下P10TEX345MOSI67CK8R9DNWALGP/VHYUFABESOTVC21溫濕度傳感器SHT10產品概述SHT1X包括SHT10,SHT11和SHT15屬于SENSIRION溫濕度傳感器家族中的貼片封裝系列。傳感器將傳感元件和信號處理電路集成在一塊微型電路板上，輸出完全標定的數(shù)字信號。傳感器采用專利的CMOSENS技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，并在同一芯片上，與14位的A/D轉換器以及串行接口電路實現(xiàn)無縫連接。因此，該產品具有品質卓越、響應迅速、抗干擾能力強、性價比高等優(yōu)點。每個傳感器芯片都在極為精確的濕度腔室中進行標定，校準系數(shù)以程序形式儲存在OTP內存中，用于內部的信號校準。兩線制的串行接口與內部的電壓調整，使外圍系統(tǒng)集成變得快速而簡單。微小的體積、極低的功耗，使SHT1X成為各類應用的首選。SHT1X提供表貼LCC封裝，可以使用標準回流焊接。同樣性能的傳感器還有插針型封裝（SHT7X）和柔性PCB封裝（SHTA1）接口定義引腳名稱描述1GND地2DATA串行數(shù)據(jù),雙向3SCK串行時鐘,輸入口4VDD電源NCNC必須為空電源引腳VDD,GNDSHT1X的供電電壓范圍為2455V,建議供電電壓為33V。在電源引腳（VDD，GND）之間須加一個100NF的電容，用以去耦濾波。SHT1X的串行接口，在傳感器信號的讀取及電源損耗方面，都做了優(yōu)化處理；傳感器不能按照I2C協(xié)議編址，但是，如果I2C總線上沒有掛接別的元件，傳感器可以連接到I2C總線上，但單片機必須按照傳感器的協(xié)議工作。圖10典型應用電路,包括上拉電阻RP和VDD與GND之間的去藕電容。串行時鐘輸入SCKSCK用于微處理器與SHT1X之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，因而不存在最小SCK頻率。串行數(shù)據(jù)DATADATA引腳為三態(tài)結構，用于讀取傳感器數(shù)據(jù)當向傳感器發(fā)送命令時,DATA在SCK上升沿有效且在SCK高電平時必須保持穩(wěn)定。DATA在SCK下降沿之后改變。為確保通訊安全，DATA的有效時間在SCK上升沿之前和下降沿之后應該分別延長至TSUANDTHO參見圖11。當從傳感器讀取數(shù)據(jù)時,DATATV在SCK變低以后有效，且維持到下一個SCK的下降沿。為避免信號沖突，微處理器應驅動DATA在低電平。需要一個外部的上拉電阻（例如10K）將信號提拉至高電平。上拉電阻通常已包含在微處理器的I/O電路中。詳細的I/O特性，參見表2。電氣特性電氣特性，如能耗，高、低電平，輸入、輸出電壓等，都取決于電源。表2詳細解釋了SHT1X的電氣特性，若沒有標明，則表示供電電壓為5V。22鍵盤及數(shù)字顯示部分設計中采用1602液晶顯示器，液晶顯示器程序編寫容易，下圖是液晶顯示器與單片機接口的原理圖。在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。在單片機系統(tǒng)中應用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點顯示質量高、數(shù)字式接口、體積小、重量輕、功耗低、1602LCD主要技術參數(shù)顯示容量162個字符芯片工作電壓4555V工作電流20MA50V模塊最佳工作電壓50V字符尺寸295435WHMM引腳功能說明1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，第1腳VSS為地電源。第2腳VDD接5V正電源。第3腳VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。第4腳RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳背光源正極。第16腳背光源負極。3軟件設計本次程序主要用C語言編程，較其他編程語言清楚，易懂。有主控程序和子程序組成。主要包括以下幾個模塊1主程序初始化主要完成系統(tǒng)上電后進行定時器和LED液晶模塊，通信電路的初始化。初始化完成后,系統(tǒng)將正常運行,并進行2鍵盤掃描、顯示子程序提供人機信息交換接口，完成溫濕度的上下限值的設定與顯示功能。濕度控制子程序AT89S51比較溫濕度預設值和實際值的大小。4結論該溫濕度測控系統(tǒng)采用SHT10為測量元件,大大簡化了軟硬件的設計,系統(tǒng)結構簡單緊湊,調試安裝方便,性價比極高。且由于SHT10的極好的性能特點,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和測量精度。SHT10是單片集成的數(shù)字溫濕度傳感器，所有信號的調理由芯片完成，采用I2C總線實現(xiàn)通信，并直接輸出數(shù)字信號。該系統(tǒng)電路結構簡單、檢測準確、穩(wěn)定性好，實現(xiàn)了對溫濕度參數(shù)的測控。參考文獻1軍勇,冀捐灶,楊寶強基于AT89C2051的溫濕度控制儀2SENSIRION公司SHT11數(shù)據(jù)手冊3孟臣,李敏溫濕度傳感器SHT11及其在單片機系統(tǒng)的應用4沙占友集成化智能傳感器原理與應用5魏立峰單片機原理與應用技術M北京北京大學出版社6何小艇電子系統(tǒng)設計浙江浙江大學出版社7康光華電子技術基礎第五版北京高等教育出版社,2007年6月8王福瑞單片微機測控系統(tǒng)設計大全M北京北京航空航天大學出版社,19999譚浩強C程序設計M北京清華大學出版社,1999年12月第2版10沈任元,吳勇常用電子元器件手冊M機械工業(yè)出版社附錄主函數(shù)（MAINC）INCLUDETYPEDEFUNION/定義共用同類型UNSIGNEDINTIFLOATFVALUE/延時函數(shù)VOIDDELAYINTZ/Z為毫秒數(shù)INTX,YFORXZX0XFORY125Y0YVOIDMAINUNSIGNEDINTTEMP,HUMIVALUEHUMI_VAL,TEMP_VAL/定義兩個共同體，一個用于濕度，一個用于溫度/FLOATDEW_POINT/用于記錄露點值UNSIGNEDCHARERROR/用于檢驗是否出現(xiàn)錯誤UNSIGNEDCHARCHECKSUM/CRCUCHARWENDU6/用于記錄溫度UCHARSHIDU6/用于記錄濕度LCD_INITIAL/初始化液晶GOTOXY0,0/選擇溫度顯示位置PRINT“TEMPC“/5格空格GOTOXY0,1/選擇濕度顯示位置PRINT“HUMIRH“/5格空格S_CONNECTIONRESET/啟動連接復位WHILE1ERROR0/初始化ERROR0，即沒有錯誤ERRORS_MEASUREUNSIGNEDCHAR/溫度測量ERRORS_MEASUREUNSIGNEDCHAR/濕度測量IFERROR0S_CONNECTIONRESET/如果發(fā)生錯誤，系統(tǒng)復位ELSEHUMI_VALFFLOATHUMI_VALI/轉換為浮點數(shù)TEMP_VALFFLOATTEMP_VALI/轉換為浮點數(shù)CALC_STH10/修正相對濕度及溫度/DEW_POINTCALC_DEWPOINTHUMI_VALF,TEMP_VALF/計算EDEW_POINTTEMPTEMP_VALF10HUMIHUMI_VALF10GOTOXY5,0/設置溫度顯示位置WENDU0TEMP/10000/溫度百位WENDU1TEMP1000/1000/溫度十位WENDU2T