湿度计的设计与制作

1、 项目报告：湿度计的设计与制作 学生姓名： 杨奇武专 业： 电子科学与技术 学 院： 物理与电子科学学院 指导教师： 贺慧勇2014年01月02日实习成绩评定表学生姓名： 杨奇武 学号：专业班级： 电子科学与技术 课题名称： 湿度计的设计与制作 评分项目要求分值得分学习态度学习态度认真，遵守纪律。10方案调研充分，方案设计合理。20工作量完成了规定的工作量。实际设计、调试效果好。40实习报告完全符合撰写规范要求，结构严谨，逻辑性强，层次清晰，表述准确，文字流畅。20答辩准备充分，概念清楚，能准确流利地回答各种问题。10总分备注：成绩： 指导教师： 年 月 日目录1、

2、项目要求及需求分析2、 方案调研3、 方案确立4、 方案实施及成果5、 项目小结6、 参考文献7、 附录一、项目要求及需求分析基本要求：设计并制作温度和湿度测量装置，自行查询资料掌握干湿球测湿度原理，通过干湿球两路温度数据确定湿度并显示，并有越限报警功能，串口通信功能，上位机显示及数据记录功能发挥部分：越限事件记录与查询，智能预警，WEB本设计需要实现的是一个常规情况下使用的湿度计，方案方向为：“干湿球法测量湿度”，为了便于记录和分析数据，本项目还要求实现数据保存和分析的功能。二、方案调研本设计的最基础部分是得到当前的湿度值，调研的情况可以得到，常见获取湿度值的方法有以下两种：（1） 、湿度传

3、感器常用的湿度传感器按构成湿敏的材料来分可以分为电阻式湿敏元件湿度传感器、电容式湿敏元件湿度传感器；按组成材料可以分为 氯化锂湿度传感器、碳湿敏元件、氧化铝湿度传感器、陶瓷湿度传感器等。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。湿敏电阻的优点是灵敏度高，主要缺点是线性度和产品的互换性差。（2） 、干湿球法干湿球湿度计也称干湿泡湿度计,是最常见的显示当前空气相对湿度的仪器。两支湿度计的准确度应一致,一支为干球温度计,显示当前

4、的温度,一支为湿球温度计,其下端感温球上包有纱布,纱布浸入盛清水的水槽中。水由于毛细现象上升至感温球, 水份吸热蒸发, 湿球温度计的温度下降, 与干球的温度比较得出温度差。蒸发越快, 温差越大, 湿度越小。从底板中间可转动的相对温度表中查出当时的温度值。表的最上横行从110 是干温球的温度差。左侧竖行是湿球当前的示值( 均为摄氏度)。转动旋钮,出现干湿温度差后, 再看湿球示值在横竖两行交点即为当前相对湿度的百分数。通常是以大气压强11 0k Pa ,风速为0.4m/ s为准计算的。三、方案确立1、总体方案（1）、本设计分为下位机和上位机两部分，其中下位机主要负责采集湿度数，上位机主要负责数据分

5、析和保存；上位机和下位机之间用232串口连接；（2）、下位机包括:MCU,温度传感器，本地LCD显示（方便人工观测和记录），报警装置；（3）、上位机使用VB或者其他上位机语言编写，功能包括：报警上下限设置，湿度数据实时显示和报警显示(数字+图像化)，湿度数据保存和分析(使用MicroSoft Excel 11.0 Object Library 控件生成xls保存)。项目流程如下图所示2、 下位机部分下位机采用STC89C52作为主控MCU，LCD选用常见的LCD1602作为下位机显示，温度传感器采用美信公司出品的 ds18b20温度传感器。考虑到本方案采用的MCU为STC89C52,其ROM空

6、间有限，无法存储所有的查表项，故在本项目中采取抽值查表，线性插值的方法获取相对湿度。（1）、数据采集（DS18B20）（2）、温度转化为湿度实现方式为湿度数据查表，线性插值。（3）、报警装置实现内容：当相对湿度大于报警上线时出发报警装置；protues仿真时LED 闪烁报警，开发板上为蜂鸣器报警。（4）、LCD显示显示内容包括当前干球温度，当前湿球温度，当前相对湿度，当前报警上限。3、 上位机部分由以下部分构成：（1）、串口管理模块（2）、温度，湿度，告警量，告警状态显示（3）、温度，湿度，告警量，告警状态保存到xls文件4、串口通信协议（1）、串口通信传输内容（a）、下位机上传 温度数据，湿

7、度数据上传给上位机（b）、上位机根据用户操作对下位机告警量信息下传到单片机（2）、串口通信校验机制为保证串口通信数据的正常传输，本项目采用BCC校验，即异或校验方法。（a）、上传数据包结构：引导码(0x55) + 干球温度 + 湿球温度 + 当前相对湿度 + BCC校验字节 + 结束码（0xAA）（b）、下传数据包结构：引导码(0xAA) + 告警上限信息 + BCC校验字节+结束码(0x55)四、方案实施及成果本项目采用protues仿真和开发板实现，运用单片机程序驱动DS18B20获取温度数据，将干湿球的温度对比之后查表插值得到湿度值，然后将温度值，湿度值等数据送往LCD显示，若有告警信息

8、则告警设备发出响应。下位机仿真效果如下图所示：上位机检测到串口传来的数据以后进行分析校验，然后将合法数据显示在VB上位机的串口上，并根据用户操作进行数据修改和保存。上位机界面如下图所示：上位机运行及数据保存情况如下图所示：五、项目小结本次项目让我重新熟悉了干湿球测量湿度的原理和具体要求，对串口通信的正确性和健壮性有了更深的理解，增加了在VB上实现上位机串口协议开发的项目经验；直率而言，本设计还远远不能满足工程对湿度计的要求，没有考虑到客观环境中对湿度计的影响和需求，作为一个商业项目而言还远远不合格。本设计牵涉的内容很多，包括单片机开发，串口协议及上位机软件开发，在实践项目过程中间遇到了不少难题

9、，在自己研究和向学长和同学请教后都获得了很好的解决，这让我感受到了集体学习互相学习的好处。在项目实践中，我深刻感受到了项目管理的重要性，这次实践我深受项目版本更迭，项目内容的变化的困扰，这让我意识到代码注释和版本控制的重要性！最后向参与本项目的周志同学和杜舟同学致谢，向提供项目指导贺老师致谢。6、 参考文献1邓昌建 王保强电动干湿球湿度计的设计微型机与应用20112汪汉华. 高精度电子湿度计.仪器制造.19843钟福元. 具有多种显示及应用方式的电子湿度计. 实用电子文摘.19954李振杰. 湿度测量方法研究.计量与测试技术.20115孙克文. 湿度计.教学仪器与实验.20007、 附录附录一

10、：下位机核心代码(不含驱动层和硬件抽象层代码)，编译环境KeilC51/*:头文件包含*/#include "main.h"#include "ds18b20.h"#include "usart.h"#include "beep.h"#include "misc.h"#include "tempTohumidity.h"#include "lm016l.h"/LCD显示驱动/*:本地函数及外部函数声明*/void read_db_temp();void r

11、ead_wb_temp();void SendStr2Uart(uint8 * pStr);void LCD_Display(void);void LCD_StartMenu(void);void ds18c20_Init(void);void submitToUart(void);/*:本地变量定义及外部变量定义*/float temperature_db = 0;/ dry - bulb;float temperature_wb = 0;/ wet - bulb;float alarm_value = 50;uint8 maincount = 0; / 循环次数戳,用于串口通信协议校验的某

12、个byte，增加伪随机。extern float cur_humidity;extern float old_humidity;/*:主函数*/void main(void)InitMCU();LCD_Init();LCD_StartMenu(); / LCD初始化 & 开机欢迎菜单 ds18c20_Init();EA = 1;while(1)maincount+;read_db_temp();read_wb_temp();if(temperature_db = 0x0550)|(temperature_wb = 0x0550) /刚刚重启是85摄氏度 /约600ms才能得到正常数据/

13、 SendStr2Uart("ER.");WaitT0(1000);elsetemperature_db = temperature_db/16;temperature_wb = temperature_wb/16;Temperature2Humidity();submitToUart();if(cur_humidity>alarm_value)/ 相对湿度上限 超过上限就报警operation_beep();LCD_Display(); /LCD显示WaitT0(5000);附录二：上位机串口协议代码编译环境：VB6'定时器事件Private Sub Tim

14、er1_Timer()Dim idx As Integer If MSComm_Hygro.PortOpen = True Then received_ok = 0 If MSComm_Hygro.InBufferCount >= 16 Then temp_Str = MSComm_Hygro.Input For idx = 0 To 15 temp_chr = temp_Str(idx) Temp_data(idx) = temp_Str(idx) Next idx received_ok = 1 End If If received_ok = 1 And Temp_data(0) =

15、 &H55& And Temp_data(13) = &HAA& Then xor_checkdata = Temp_data(0) Xor Temp_data(1) Xor Temp_data(2) Xor Temp_data(3) Xor Temp_data(4) Xor Temp_data(5) Xor Temp_data(6) Xor Temp_data(7) xor_checkdata = xor_checkdata Xor Temp_data(8) Xor Temp_data(9) Xor Temp_data(10) Xor Temp_data(11

16、) Xor Temp_data(12) Xor Temp_data(13) Xor Temp_data(14) Xor Temp_data(15)'以上为校验判断 If xor_checkdata = 0 Then dry_bulb = Temp_data(1) * 10 + Temp_data(2) + Temp_data(4) / 10 + Temp_data(5) / 100 Text_DryBulbTemp = LTrim(Str(dry_bulb) & " " wet_bulb = Temp_data(6) * 10 + Temp_data(7) + Temp_data(9) / 10 + Temp_data(10) / 100 Text_WetBulbTemp = LTrim(Str(wet_bulb) & " " hydimity = Temp_data(11) * 10 + Temp_data(12) Text_CurHyd