【毕业论文设计】温湿度检测

专业综合实习报告设计题目温湿度检测专业电气工程及其自动化年级2007级指导教师摘要温湿度监测系统主要由温湿度传感器SHT10，AT89S52单片机和键盘显示电路三部分组成，采用软件编程。使其达到了整个系统的温度测量误差优于05,相对湿度测量误差优于4的预期指标关键词温度；湿度；传感器；单片机随着科技的不断发展，温湿度的测量在仓储管理、生产制造、气象观测、工农业生产、科学研究以及日常生活中被广泛应用，传统的模拟式湿度传感器一般不仅要设计信号调理电路,还要经过复杂的校准和标定过程,其测量精度难以保证，且在线性度、重复性、互换性、一致性等方面往往不尽人意。为了克服这些缺点，本设计采用瑞士SENSIRION公司生产的具有I2C总线接口的单片全校准数字式相对湿度和温度传感器SHT10，SHT10芯片传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。传感器将CMOS芯片技术与传感器技术融合,为开发高集成度、高精度、高可靠性的温湿度测控系统提供了解决方案。确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性，具有数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换的特点。1温湿度监测系统设计原理11温湿度监测系统总体框图SHT10温湿度传感器按键控制1602液晶显示单片机图1总体框图该系统主要由AT89S52单片机系统，温湿度采样电路，键盘显示电路等三室内温湿度部分组成。12设计要求本题目是设计制作一个温湿度监测系统，基本功能是能够检测出室内温度和湿度；能够显示温度、湿度。13总体方案论证本题目需要重点研究的问题1）温度及适度的数据采集2）程序的时序分析解决问题的思路方案一采用传统的传感器将温度赫和湿度转换成模拟的电信号，然后进行线性补偿。方案二采用现成的带有A/D转换功能的SHT10温湿度传感器直接输出的数字信号，与单片机通信。SHT10传感器默认的测量温度和相对湿度的分辨率分别为14位、12位,通过状态寄存器可以降至12位、8位。湿度测量范围是0100RH,对于12位的分辨率为003RH,测温范围为4012318,对于14位的分辨率为001。其测量原理是首先利用两只传感器分别产生相对湿度、温度的信号,然后经过大,分别送至A/D转换器进行模数转换、校准和纠错,最后通过二线串行接口将相对湿度及温度的数据送至微控器,再利用微控器完成非线性补偿和温度补偿。相比方案一和二，方案二的电路简单易于操作。3）程序的流程图分析由于SHT10传感器的驱动程序比较复杂，采用子程序调用的方法进行调试，在主程序中只进行函数调，这样使得程序更加明了。2系统硬件结构本设计的原理是一个基于单片机AT89S52与温湿度传感器等技术相结合主体，利用数字温湿度传感器SHT10对环境温湿度进行检测，实现对环境温湿度的测控。将它的输出由单片机的软件对其进行校正处理，所得到的结果最终送给液晶显示模块1602进行显示。设计原理图如下P10TEX345MOSI67CK8R9DNWALGP/VHYUFABESOTVC21温湿度传感器SHT10产品概述SHT1X包括SHT10,SHT11和SHT15属于SENSIRION温湿度传感器家族中的贴片封装系列。传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号。传感器采用专利的CMOSENS技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接。因此，该产品具有品质卓越、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。每个传感器芯片都在极为精确的湿度腔室中进行标定，校准系数以程序形式储存在OTP内存中，用于内部的信号校准。两线制的串行接口与内部的电压调整，使外围系统集成变得快速而简单。微小的体积、极低的功耗，使SHT1X成为各类应用的首选。SHT1X提供表贴LCC封装，可以使用标准回流焊接。同样性能的传感器还有插针型封装（SHT7X）和柔性PCB封装（SHTA1）接口定义引脚名称描述1GND地2DATA串行数据,双向3SCK串行时钟,输入口4VDD电源NCNC必须为空电源引脚VDD,GNDSHT1X的供电电压范围为2455V,建议供电电压为33V。在电源引脚（VDD，GND）之间须加一个100NF的电容，用以去耦滤波。SHT1X的串行接口，在传感器信号的读取及电源损耗方面，都做了优化处理；传感器不能按照I2C协议编址，但是，如果I2C总线上没有挂接别的元件，传感器可以连接到I2C总线上，但单片机必须按照传感器的协议工作。图10典型应用电路,包括上拉电阻RP和VDD与GND之间的去藕电容。串行时钟输入SCKSCK用于微处理器与SHT1X之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小SCK频率。串行数据DATADATA引脚为三态结构，用于读取传感器数据当向传感器发送命令时,DATA在SCK上升沿有效且在SCK高电平时必须保持稳定。DATA在SCK下降沿之后改变。为确保通讯安全，DATA的有效时间在SCK上升沿之前和下降沿之后应该分别延长至TSUANDTHO参见图11。当从传感器读取数据时,DATATV在SCK变低以后有效，且维持到下一个SCK的下降沿。为避免信号冲突，微处理器应驱动DATA在低电平。需要一个外部的上拉电阻（例如10K）将信号提拉至高电平。上拉电阻通常已包含在微处理器的I/O电路中。详细的I/O特性，参见表2。电气特性电气特性，如能耗，高、低电平，输入、输出电压等，都取决于电源。表2详细解释了SHT1X的电气特性，若没有标明，则表示供电电压为5V。22键盘及数字显示部分设计中采用1602液晶显示器，液晶显示器程序编写容易，下图是液晶显示器与单片机接口的原理图。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种发光管、LED数码管、液晶显示器。在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点显示质量高、数字式接口、体积小、重量轻、功耗低、1602LCD主要技术参数显示容量162个字符芯片工作电压4555V工作电流20MA50V模块最佳工作电压50V字符尺寸295435WHMM引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，第1脚VSS为地电源。第2脚VDD接5V正电源。第3脚VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚D0D7为8位双向数据线。第15脚背光源正极。第16脚背光源负极。3软件设计本次程序主要用C语言编程，较其他编程语言清楚，易懂。有主控程序和子程序组成。主要包括以下几个模块1主程序初始化主要完成系统上电后进行定时器和LED液晶模块，通信电路的初始化。初始化完成后,系统将正常运行,并进行2键盘扫描、显示子程序提供人机信息交换接口，完成温湿度的上下限值的设定与显示功能。湿度控制子程序AT89S51比较温湿度预设值和实际值的大小。4结论该温湿度测控系统采用SHT10为测量元件,大大简化了软硬件的设计,系统结构简单紧凑,调试安装方便,性价比极高。且由于SHT10的极好的性能特点,提高了系统的稳定性和测量精度。SHT10是单片集成的数字温湿度传感器，所有信号的调理由芯片完成，采用I2C总线实现通信，并直接输出数字信号。该系统电路结构简单、检测准确、稳定性好，实现了对温湿度参数的测控。参考文献1军勇,冀捐灶,杨宝强基于AT89C2051的温湿度控制仪2SENSIRION公司SHT11数据手册3孟臣,李敏温湿度传感器SHT11及其在单片机系统的应用4沙占友集成化智能传感器原理与应用5魏立峰单片机原理与应用技术M北京北京大学出版社6何小艇电子系统设计浙江浙江大学出版社7康光华电子技术基础第五版北京高等教育出版社,2007年6月8王福瑞单片微机测控系统设计大全M北京北京航空航天大学出版社,19999谭浩强C程序设计M北京清华大学出版社,1999年12月第2版10沈任元,吴勇常用电子元器件手册M机械工业出版社附录主函数（MAINC）INCLUDETYPEDEFUNION/定义共用同类型UNSIGNEDINTIFLOATFVALUE/延时函数VOIDDELAYINTZ/Z为毫秒数INTX,YFORXZX0XFORY125Y0YVOIDMAINUNSIGNEDINTTEMP,HUMIVALUEHUMI_VAL,TEMP_VAL/定义两个共同体，一个用于湿度，一个用于温度/FLOATDEW_POINT/用于记录露点值UNSIGNEDCHARERROR/用于检验是否出现错误UNSIGNEDCHARCHECKSUM/CRCUCHARWENDU6/用于记录温度UCHARSHIDU6/用于记录湿度LCD_INITIAL/初始化液晶GOTOXY0,0/选择温度显示位置PRINT“TEMPC“/5格空格GOTOXY0,1/选择湿度显示位置PRINT“HUMIRH“/5格空格S_CONNECTIONRESET/启动连接复位WHILE1ERROR0/初始化ERROR0，即没有错误ERRORS_MEASUREUNSIGNEDCHAR/温度测量ERRORS_MEASUREUNSIGNEDCHAR/湿度测量IFERROR0S_CONNECTIONRESET/如果发生错误，系统复位ELSEHUMI_VALFFLOATHUMI_VALI/转换为浮点数TEMP_VALFFLOATTEMP_VALI/转换为浮点数CALC_STH10/修正相对湿度及温度/DEW_POINTCALC_DEWPOINTHUMI_VALF,TEMP_VALF/计算EDEW_POINTTEMPTEMP_VALF10HUMIHUMI_VALF10GOTOXY5,0/设置温度显示位置WENDU0TEMP/10000/温度百位WENDU1TEMP1000/1000/温度十位WENDU2T