单片机温湿度传感器课程设计汇本

1、信息与电气工程学院课程设计说明书（2015 /2016 学年第2学期）课程名称:单片机应用课程设计题 目:温湿度监测系统专业班级:自动化3班学生：学 号：指导教师:苗敬利、王立国、王静爽、侯帅、何明星、奇设计周数：2周设计成绩：2016年7月6日摘要通过在 LCD1602 上实时显示室环境本设计实现的是单片机温湿度测量与控制系统，的温度和相对湿度。 系统采用集温湿度传感器与 A/D 转换器为一体的 DHT90 传感器芯片， 通过单片机 AT89C52 处理进行显示，其它模块包括了实时时钟 / 日期产生电路和超限报警 处理电路，对所测量的值进行实时显示和报警处理。 本文介绍了基于 ATMEL 公

2、司的 AT89C52 系列单片机的温湿度实时测量与控制系统和显示系统的设计，包括介绍了硬件结 构原理， 并分析了相应的软件的设计及其要点， 包括软件设计流程及其程序实现。 系统结 构简单、实用，提高了测量精度和效率。关键词 : 温湿度； SHT10 传感器；单片机； DHT11 传感器1设计目的：制定温湿度监测系统 的操作流程，指导温湿度监测系统的正确使用和维护，防 止温湿度监测系统 操作不当而造成损坏，并保证测试的数据准确。2 温湿度检测的简介2.1 系统的概述温湿度测量技术在当今的工厂加工、 医疗区域、 农业区域中已经起来重要的位子， 例如资源 的节约、产品质量的提高、产品数目的提高，这些

3、问题现在已经越来越受到外界的关注了。 当今，知识信息和知识的工业化已经开始了飞一般的进步， 温度与湿度的问题影响的围距离 已经不再之前谈到的那些方面， 它还体现在科技发展、卫生用品、 医药卫生、 国家安全基础 等多种方面。就上述几个问题和情况，温湿度检测的准确性、稳定性、快速性、安全性这些 方面的设计要求变得尤其重要。在最近几年中，使用 SHT10 控制的温湿度传感器和温湿度 数据的网上直接检验技术现已成为当下的一种发展方向和追求。 本次毕业设计介绍和实现了 一种单片机与自动化温湿度传感器互相结合，它们两就组成了一种简单的温湿度检测器系 统。这种检测系统具有以下的特点：易操作、制作成本低、准确

4、性较高、持续时间长、较为 稳定。2.2 系统设计选题的背景2.2.1 国外研究现状关于我国国温湿度研究的时间相对于国外还是比较晚的， 毕竟我国对于温湿度检测技术的研 究才刚刚起步 。初期我国只运用了相对落后的温湿度的微机控制测量技术，而这门技术还 是在参考当时国外发展国家的检测技术的基础上， 这门技术局限于测量单方面环境因素， 不 支持复杂、 多项的环境控制。 我国关于温湿度检测技术从对国外发达技术的学习， 经过慢慢 时间的不断地实验， 现已经发展到微测量计算机应用的层次上。 目前， 国用的技术基本上包 括单片机， 这种技术是利用单片机控制的温湿度检测的系统， 过程与步骤都比较简单， 还不 能

5、实现多参数多回路的温湿度控制系统， 相对于那些发达的国家， 技术还是比较落后。 我国 的温湿度测量存在着下列问题：实现功能少、产量水平低，操作检修步骤繁琐。2.2.2 国外外研究现状 关于国外温湿度研究的时间相对于国来说还是较早。 国外初期首先设计出通过组合的形式的 模拟式器件， 运用了就地取材的方法， 将其收集的信号进行一系列的指示并加以记录。 近阶 段世界各国都在研究与开发基于计算机的控制温湿度系统， 此系统受多因子的控制， 其主要 特点为精确性高、稳定性强。以后温湿度发展趋势向着无人操作化、精度稳定化发展。2.3 系统的分类 水汽压型：测出大气中对某一装置的总压力，然后再测出大气中的水汽

6、对同一装置的压力， 将测出的两个压力进行百分比的对比压力，即可以得出温湿度的大小值。电阻式湿度片： 通过外界温湿度变化与电阻值的关系的来设计出的测量仪器。 当外界的温湿 度改变时， 与其用电路连接的电阻也随之改变。 温湿度片就是这里的核心器件， 它可以感应 到外界温湿度的变化。干湿球温度表： 通过两只完全相同的温度表， 使他们并列在一起， 其中用一只温度表测量气 温，另外一支温度表表头需要缠绕着浸透过纯蒸馏水的脱脂纱布， 这两种温度表结合起来就 是干湿球温度表。2.4 系统设计的容与要求对某一特定环境下用温室度传感器感受到温度和湿度变化， 把这种变化转化为电信号输入到 单片机中，然后进行各端口

7、的控制使其数据显示在 LCD 显示屏上，完成了对仓库额的温室 与湿度的测量。要求误差在上下 10% 之。3 数据采集部分3.1 温度传感器采用热电阻温度传感器。 热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。 现应 用较多的有铂、 铜、镍等热电阻。 其主要的特点为精度高、 测量围大、 便于远距离测量。 铂 的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因受到磁场此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，影响大，在还原介质中易被玷污变脆。 按IEC标准测温围-200650 C,百度电阻比 W( 100 ) =1.3850 时，

8、R0为100 Q和10 Q,其允许的测量误差 A级为( 0.15 C +0.002|t| ), B级 为(0.3 C +0.005|t| )。铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50180 C测温。3.2 湿度传感器 测量空气湿度的方式很多， 其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化， 间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。 电容式、 电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。 采用 HS1100/HS1101 湿度传感器。

9、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围；电容量由16pF变到200pF，其误差不大于土 2%RH ;响应时间小于 5s ;温 度系数为 0.04 pF/ C。3.3 采用的传感器北方测控工程生产的温湿度传感器 DHT90 ，将两者的功能集

10、成在一起，并且输出的是数字信号，不需要再进行 A/D转换，其温度测量的围为-40 C123.8 C,分辨率为0.01 C ;测 湿围为 0100%RH ，分辨率为 0.03%RH 。 综合上面各种设计的技术要求和传感器的特 性，考虑到设计简约化，选择使用传感器 DHT90 ，输出的是数字信号，不需要进行 A/D 转 换，简化了系统设计。4 系统设计方案4.1 系统框架图本系统由单片机主控电路， DHT11 温湿度采集模块， 1602 液晶显示模块 3部分组成，图为框架图。传感器单片机AT89C52液晶显示16024.2.1方案一：采用温湿度一体化的传感器DHT11采集温湿度数据,DHT11数字温湿度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。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻 式感湿元件和一个 NTC测温元件，并与一个高性能 8位单片机相连接。因此该产品具有品 质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。DHT11原理图DHT11 实物图4.2.2方案由于本实验 p