低功耗温湿度监测器的设计-文献综述

第1页文献综述1.课题背景随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。传统的温湿度监测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低下不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。而问世监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题。2.研究目的与现状目前，温湿度测量领域的新技术不断涌现，新产品也层出不穷。主要变现在以下两点：（1）温湿度传感器正从分立元件向集成化、智能化、系统化方向迅速发展，为开发新一代温湿度测控系统创造了有利条件；（2）在温湿度测量系统中普遍采用线性化处理、自动温度补偿和自动校准湿度等新技术。2.1.研究目的和意义温湿监控系统的设计是一个对现实生活非常实用，对学生知识运用非常好的锻炼课题。本课题研究的主要内容是设计制作对室内温湿度的监督与控制，相当于简易空调的制作，了解空调系统，运用原理设计制作方案；运用物理知识制作控制温湿变化设备；传感器获取外界温湿度参数，51单片机编程控制，实现智能化设计；并用仿真软件对控制效果进行仿真研究【1】。2.2.研究现状与存在的问题近几年随着温湿度控制技术的不断深入，温湿度应用变得越来越普及，在许多领域中也占据着重要位置。随着现代化的实现，很难找出一个与湿度无关的领域来，科技的迅速发展是对温湿度的要求逐渐提高【2】。2.2.1研究现状从17世纪初伽利略发明温度计，把玻璃管倒过来，把液体放在管内，把玻璃管封闭第2页进行测量温度。在1659年法国人布利奥把玻璃泡的体积缩小，并把测温物质改为水银，这样的温度计已具备了现在温度计的雏形。以后荷兰人华伦海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水银作为测量物质，制造了更精确的温度计。瑞典人摄尔修斯于1742年改进了华伦海特温度计的刻度，他把水的沸点定为100度，把水的冰点定为0度。而真正把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的，这就是后来的热电偶传感器。五十年以后，另一位德国人西门子发明了铂电阻温度计。在半导体技术的支持下，20世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。从此电子温度计随着传感器的发展越来越成熟【3】。智能温度传感器(亦称数字温度传感器）在20世纪90年代中期问世。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE_）的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU），并且可通过软件来实现测试功能，温度计也越来越智能化【4】。而湿度计好像是里安纳度-一个在15世纪在意大利里出生的人-是第一个想出这一个仪器量度出空气中的水蒸气含量的人开始探索的。他将一干燥的棉花放在一个天砰的一侧上。然后他安置一个正是与棉花相同的重量的对象在天砰的另一侧。当干燥的棉花从空气吸收水蒸汽，它变得更重并且这个天砰的这侧开始降落。在两重量之间的不同是湿度的度量标准【5】。现在科学家使用一台称为psychrometer的仪器测量相对湿度。psychrometer由两个绑在一起的温度计造成。一个温度计的泡被用清水浸过的材料包着。开始量度相对湿度时，要把psychrometer旅转直至被包着的温度计维持一个稳定的温度,而这温度一定比干的那个温度计低。实际的空气温度被干燥的那个温度计量度。在两温度之间的不同被叫为wet-bulbdepression是来自物质的水的蒸发的结果。科学家记录低干的温度计的温度和wet-bulbdepression,然后制成一个图表,来计算相对湿度。这个也是干湿球湿度计的工作原理。跟电子温度计一样湿度计随着湿度传感器的发展趋于成熟。现在常用的温度传感器AD590，DS18B20湿度传感器HMxx系列，HS1xx系列，随着温湿度计的发展温室监控系统也越来越成熟，更好的为人们服务。第3页2.2.2存在的主要问题食品行业：对于食品储藏来说至关重要，温湿度的变化会带来食物的变质，引发食品安全问题。档案管理：纸制品对于温湿度极为敏感，不当的保存会严重降低档案保存年限。温室大棚：植物的生长对于温湿度要求极为严格，不当的温湿度下，植物会停止生长、甚至死亡。动物养殖：各种动物在不同的温度下会表现出不同的生长状态，高质高产的目标要依靠适宜的环境来保障。药品存储：根据国家相关要求，药品保存必须按照相应的温湿度进行控制。现如今人类的生存和社会活动与湿度密切联系，所以本次设计对于类似项目具有普遍意义【6】。3.课题途径及步骤通过网上查询、翻阅资料了解温湿度操作原理，借鉴前人经验学习传感器设计和使用方式，数码管显示。实验步骤分为选择最合适的实验器材、设计电路图、软件测试、焊接电路、硬件测试等多个方面。4.可能遇到的问题及应变措施（1）专业知识过于薄弱，有很多不理解的地方。采取措施：查找资料，询问老师。重新认识MCS51单片机。（2）实际动手能力有所欠缺，对电路认识不够清楚。采取措施：焊接时要小心谨慎，深刻理解电路图。第4页参考文献1孙宏宇.牛舍环境及供料自动控制系统的研究D.吉林农业大学，2008.2吴乾，田庆吉.C语言在现代计算机教学中的地位及发展趋势J.中国科技纵横，2010，（21）：146-146.3汤武辉.Proteus仿真软件与单片机实验教学N.长江大学学报（自然版），2010,07(3)：408-409.4王剑，朱涛，李冬.protel99se电路仿真在电子实验教学中的应用J.2010，（5）：62-64.5彭孝全基于APD的红外极微弱光探测器的设计D.广东工业大学.66王国防.基于nRF24E1的数据采集及无线传输系统的研究D.河北科技大学，2009.7张冬林，李鑫，戴梅.基于DHT11的低成本蚕室温湿度自动控制系统设计J.现代农业科技，2010，（18）:14-15.8徐春河.浅谈AT89S51J.制造业自动化，2010，（12）：80-82.9吴汉清.常用的典型单片机资料J.无线电，2007,(11):72