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毕业设计（论文）开题报告 电子信息与电气工程 系（院） 2009 届 题 目 在线湿度检测仪的设计 Design of Humidity Detector Online 课题类型 实验设计 课题来源 教 师 指 定 学生姓名 蒋 晶 专业班级 05级自动化2班 指导教师 马 劲 元 职 称 副 教 授 填写日期：2009年 3月20日一、本课题研究的主要内容、目的和意义 伴随人们对室内空气品质的要求越来越高，需要对室内空气进行必要控制和调节。空气调节包括舒适性、工艺性以及局域性等调节。湿度是影响空气环境品质的重要因素，空气中相对湿度的大小会对环境中的人员以及物质产生相当影响。在需要保持一定温度的环境中，保持较高的湿度同样重要。由于人们对湿度的变化不敏感，在意识到湿度变化时，即使微妙的变化，也会对工业材料、工艺流程产生影响，产生许多质量问题。较低的湿度还会造成空气中尘埃等杂质的漂浮。研究发现，湿度是构成空气洁净度、舒适性从而影响产品质量的主要因素。基于上述湿度的重要性本课题研究了一种湿度检测仪，可以实时的检测室内的湿度，给人们的生活带来了很大的方便。在线湿度检测仪的设计是一种实时的采集数据，并且能够通过湿度传感器检测到湿度信号通过检测电路转换为电信号输入到单片机中，再通过单片机的内部处理转化为相对湿度在显示屏上进行显示,通过显示的湿度表现当前室内的湿度。设计目的：1、通过设计对单片机的知识有进一步的了解，并加深对单片机知识的总结和梳理。2、通过本设计对湿度传感器的应用和原理有了深刻的理解。3、通过本设计能够提高理论与实际想联系的能力。4、并撰写毕业论文。意义： 利用所学内容，结合社会实际应用，真正将理论应用到实践中，用科技来方便社会，促进社会的发展，自动涉及的领域越来越广，单片机应用也越来越普遍，认真学习和研究，会对以后的发展有很大的帮助。在线湿度检测仪能够实时的检测室内的湿度，根据室内湿度的高低，人们可以通过一定的方法对室内湿度进行调节。从而对人体和室内物品起到保护的作用。二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向） 此设计主要涉及单片机和湿度传感器等有关方面的内容，现将其简单综述如下： 1单片机的定义 1)单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 2)单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可.用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！.它主要是作为控制部分的核心部件。 3）二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。2典型的单片机产品2.1国外美国Intel，MCS-51系列及其增强型、扩展型系列；荷兰PHILIPS，8*C552等；日本松下公司，MN6800系列；美国TI和美国RCA等。2.2国内PLC生产厂约30多家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产。3单片机在我国的应用 1).在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。2).在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。3).在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。4).在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。5).单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。6).在各种大型电器中的模块化应用某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。4单片机的发展史1）.SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。2).MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。3).单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。电容式湿度传感器 HS1100/HS1101电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触（HS1100）和侧面接触（HS1101）两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。相对湿度在1%-100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF，其误差不大于2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04 pF/。可见精度是较高的。三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和实现的可行性论证研究方法：在线湿度检测仪是通过把湿度传感器放入555定时器振荡电路中，通过湿度检测电路把湿度信号转化为频率信号，所以选择具有兼容TTL的功能单片机可以直接把输入的模拟量准换成数字量直接被单片机读入。通过单片机的处理可以得到显示的相对湿度。在线湿度检测仪的可靠性、响应速度都较好，精度可以达到2%5%RH。但是也存在着缺陷就是在高于时，线性不好，显示功能就不理想。在常温在线湿度检测仪在相对湿度0100%对应的频率为56236852。技术路线：T0 VCCTXD XTA RXDAT89C52 P0 RES湿度测量电路LED显示电路时钟电路看门狗电路电源电路可以通过湿度检测电路检测到室内的湿度送入到单片机，通过单片机内部的两个定时器，一个用来做计数脉冲来计数外部进入单片机内的脉冲信号，另一个定时器进行设定时间。湿度检测仪是显示在设定的时间内采集到的脉冲，通过单片机内部的处理并且显示相对湿度。 四、预期结果（或预计成果） 在线湿度检测仪的设计，通过检测电路把湿度传感器放到555定时器中，构成多谐振荡电路，输出脉冲信号。通过单片机的处理使检测数据进行实时采集数据，对历史数实时分析处理,采用LCD显示屏显示数据。 1、提出在线湿度检测仪的设计方案。 2、根据系统设计方案，完成硬件电路和系统软件的设计与调试。 3、完成论文编写。五、研究进度安排 2.163.10 熟悉题目，收集资料，撰写开题报告。 3.114.13 拟定设计方案。 4.145.2 完成硬件电路和系统软件的设计与调试。 5.3 5.15 撰写毕业设计论文，定稿、打印、装订成册。 5.165.22 准备毕业答辩。六、主要参考文献1、 参考文献目录1肖洪兵. 跟我学用单片机. 北京：北京航空航天大学出版社,2002.82何立民. 单片机高级教程 第1版北京：北京航空航天大学出版社，20013赵晓安. MCS-51单片机原理及应用. 天津：天津大学出版社，2001.34李广第 单片机基础 第1版北京：北京航空航天大学出版社，19995徐惠民、安德宁 单片微型计算机原理接口与应用 第1版 北京：北京邮电大学出版 19966何立民从Cygnal 80C51F看8位单片机发展之路 单片机与嵌入式系统应用，2002年，第5期：P587夏继强. 单片机实验与实践教程. 北京：北京航空航天大学出版社, 20018陈志强 胡辉. 单片机应用系统设计实践指南. 自编教材9肖洪兵. 单片机应用技术. 自编教材10肖洪兵 高茂科. CAI课件 自主开发 11刘笃仁、韩保君.传感器原理及应用技术。机械工业出版社，2003.8 12于微波、林晓梅、刘俊萍.微型机算计控制系统.吉林人民出版社，2002.5 13童诗白.模拟电子技术基础。高等教育出版社，2001 14杨振江等.智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用.西安电子科技大学出版社，2001.12 15周航慈.单片机应用程序设计.北京航空航天大学出版社，1991.8 16王毅.单片机器件应用手册.人民邮电出版社,199417美M考夫曼、AH塞德