手持便携式温湿度检测仪设计-开题报告

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名 ： 学 号：学 院 、 系 ： 信息与通信工程学院 电气工程系专 业 ： 电气工程及其自动化设 计 题 目 ： 手持便携式温湿度检测仪设计指 导 教 师 : 2013 年 月 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册） 。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标 GB 771487文后参考文献著录规则 的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号”要写全号（如 0201140102） ，不能只写最后 2 位或 1 位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004 年 3 月 15 日”或“2004-03-15”；6. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文 献 综 述温湿度与人类的生产生活有着密切的联系，已在农业研究、食品、医药、化工、气象、环保、电子、实验室等多项领域得到了广泛的使用 1。随着工业控制自动化进程的加快，它的使用越来越普遍，并且在不断的延伸。特别对于工业来说，温湿度已经成为一个不可或缺的指标，依据温湿度重要性所记录的变化数值随时反应存储、生产、运输等过程的温度变化，并通过专业分析软件分析这些数据做出一些必要的判断2。在人们的生活中，随着人们对自己的生存环境越来越关注，而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度、湿度的检测就非常有必要了。温度和湿度已不再是相互独立的量，而应在系统集成中综合考虑 3。对其进行适时准确的测量具有重要意义。由于是手持便携式温湿度检测仪，所以手持与便携就显得很重要，于是利用单片机对温、湿度控制,具有控温、湿精度高、功能强、体积小、价格低,简单灵活等优点,很好的满足了工艺要求 4。单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit） ，常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机，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 5。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统） ，和计算机相比，单片机缺少了外围设备等 6。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。它最早是被用在工业控制领域 7。由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由仅有 CPU 的专用处理器芯片发展而来 8。最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中 9。现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机10。 汽车上一般配备 40 多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作 11！单片机的数量不仅远超过 PC 机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多 12。人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单片机要获得温湿度的数值，则需要电五官，即传感器检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号输入到单片机，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求 13。新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产生活领域中信息的主要途径与手段 14。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到 fm 的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s 的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等 15。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱 16。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域 17。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平 18。单片机相当于计算机的处理中心 CPU，传感器则相当于计算机的语音、图像输入设备 19。仅仅有输入、处理设备，而没有控制、输出也不是一个完整的系统，于是就需要 LCD 液晶显示、蜂鸣器输出设备以及开关控制设备的介入，构成一个完整的检测仪20。参考文献：1 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，20012 李广第.单片机基础 第 1 版北京：北京航空航天大学出版社，19993 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，2002，5：584 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：北京邮电大学出版社，19965 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, 20016 李广第单片机基础M北京：北京航空航天大学出版社，1999.7 V. Yu.Teplov, A.V .Anisimov. Thermostatting System Using a Singl e-Chip Microcomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier EffectJ ,2002.8 李建中. 单片机原理及应用M西安电子科技大学出版社,2010.(02)9 赵晓安. MCS-51 单片机原理及应用M. 天津：天津大学出版社，2001.10 AT89S52 DatasheetZ.ATM.2004. 11 李信.16 位微型计算机原理与接口M.天津：南开大学出版社，1995.12 周航慈.单片机应用程序设计技术M.北京：北京航空航大大学出版社，2005.13 王青云.基于单片机的温度测量系统J 2010，(05). 14 何立民.单片机高级教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2001.15 杨清梅,孙建民.传感器与测试技术M.哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社,2005.16 范晶彦.传感器与检测技术应用M.北京:机械工业出版社,2005.17 SHT1x/SHT7x Humidity & Temperature Sensor Datasheet Z.Sensirion.2005.18 宋文绪,杨 帆.自动检测技术M.北京:高等教育出版社,2000.19 塞弗特楼。机械传感器基于表面声波，传感器（ 1994 ）,231-239. 20 George Lee,Karina Ng,Edmond Kwang.Design of ring oscillator based voltage controlled oscillator. Project Final ReportR. 2005 5 T. C. Weigandt,B. Kim,and P. R. Gray.Analysis of Timing Jitter in CMOS Ring Oscillators. IEEE International Symposium on Circuits and Systems. 1994 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：（1）研究的问题自选一款单片机和传感器，设计一个检测系统实现对环境温湿度参数的实时采集；手持设备体积小，电池供电；温湿度的实时显示功能；可以设置温湿度的限值，并且超限值报警功能，现场监测设备应具有较高稳定性并具有存储、通信功能。温湿度的技术指标:测温范围:-20-100；测温精度: 0.5；测湿范围:0-100%RH；测湿精度: 2.5%RH。 （2）研究的途径系统结构图：收集相关资料，查阅中外文献，学习传感器与单片机的相关内容，并学习使用PROTEL 软件。单片机选用 AT89C52，AT89C52 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和 256 bytes 的SHT11 数字传感器检测信息AT89C52信息处理与记录按钮开关进行控制，模式转换LCD 液晶显示器显示数据蜂鸣器进行警报与必要的状态提示便携 5V 电源提供电力支持外接 PC 终端对数据进行统计分析总结随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准 MCS-51 指令系统及 8052 产品引脚兼容，片内置通用 8 位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大 AT89C52 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。AT89C52 是有 8 个部件组成，即 CPU，时钟电路，数据存储器，并行口（P0P3）串行口，定时计数器和中断系统，它们均由单一总线连接并被集成在一块半导体芯片上，即组成了单片微型计算机。传感器选用 SHT11 数字传感器，其温度测量范围：-40+123.8，温度测量精度：0.4，能满足正常情况下温度测量要求；湿度测量范围：0-100%RH 湿度测量精度：3.0%RH。温度测量可达 14 位的分辨率、湿度测量可达 12 位的分辨率,在高速或超低功耗的应用中也可分别降至 12 位和 8 位的分辨率。同时还具有电源电压监测功能,可监测到 VDD2.47V 的状态,精度为0.05V。温湿度传感器 SHT11 将温湿度检测、信号变换、A/D 转换等功能集成到一个芯片上,其内部结构。该芯片由一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个采用能隙材料制成的温度敏感元件组成。这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号。该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大 ,然后进入一个 14 bitA/D 转换器,最后经过二线串行数字接口输出数字信号。SHT11 与简单的电容型传感器元件不同。SHT11 系列传感器无需外部模拟电子电路 ,可直接被微控制器访问;温度、供电、电容偏差及剩余电流等变化都不影响精度;即使被浸湿也不会失灵或出现误差;具有长期稳定性,无需再校准;反应速度快;能量消耗低 ,特别适用于电池供电。因此,选用该芯片作为温湿度检测装置。 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：戈璞同学通过对设计的题目认真分析，进行了具体文献查询，提交的文献综述反应了对课题的初