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传感器实训报告(3)摘要随着科学技术的快速发展，人类社会获得了很大的进步。在生活、工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境中的温湿度进行测量及控制。本检测仪采用技术成熟的DHT11作为测量湿度和温度的传感器的一个智能化的温湿度测量装置。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。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。它应用专用的数字模块收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。控制芯片采用技术成熟，价位低廉的STC89C52单片机。LCD显示电路,报警电路都由STC89C52单片机控制。最后设计了检测仪各个功能部分的软件程序。由本设计课题做成的温湿度检测系统构造简单、价格便宜、量程宽，具有较高的可靠性、安全性及实用性。关键词：STC89C52单片机；DHT11数字温湿度传感器；LCD显示AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,humansocietyhasachievedgreatprogress!Inthelifethatoccupythehome,industry,agriculture,nationaldefense,weather,environmentalprotectionandscientificresearchdepartments,suchasaerospace,oftenneedtotheenvironmenthumidityandtemperaturemeasurementandcontrol.Thedetectorofanintelligenthumiditymeasuringdevice.TheDetectoradoptsthetechnologyDHT11andasmeasuringthehumidityandtemperaturesensorandtemperaturesensor.EachDHT11sensorsareaccuratecalibrationofhumidityincalibration.Itusesadedicateddigitalmodulesandacquisitionoftemperatureandhumiditysensortechnologytoensurethatproductswithhighreliabilityandexcellentlong-termstability。Detectorchipadoptmaturetechnology,powerful,pricecheappopularSTC89C51.LEDdisplaycircuit,alarmcircuitcontrolledbySTC89C51.Finallythedesignofthesystemsoftwareprogrameachfunction.Bythisdesigntasktomakethetemperatureandhumidityofthedetectiondetectorstructureissimple,cheapprice,widerange,highreliability,safetyandpracticality.Keywords：STC89C51；DHT11；LCD目录引言(1)1概述(1)1.1湿度定义与检测原理(1)1.2方案论证(1)1.2系统功能原理图(2)2硬件设计(2)2.1电路原理图(2)2.1.1电路原理图介绍(3)2.1.2蜂鸣器电路部分讲明(3)2.1.3晶振电路部分讲明(3)2.2湿度传感器电路部分讲明(4)2.2.1湿度传感器DHT11介绍(4)2.2.2技术参数讲明(4)供电电压：3.35.5VDC(4)3软件设计(5)3.1软件总体模块(5)3.2软件设置实现的功能(5)3.3软件流程图(5)3.4信息处理芯片(6)4综合测试(7)4.1电路模块调试(7)4.2软件调试的基本方法(7)4.3软件调试的问题分析(7)4.4传感器测试记录(7)441传感器性能初步判定(7)442对传感器实际测量检测(7)5实训心得体会(8)谢辞(9)附录一(11)附录二(12)附录三(13)引言温度是指物体冷热程度，微观上是指物体分子热运动的剧烈程度。在整个宇宙当中，温度无处不存在。无论在地球上还是在月球上，也无论是在炽热的太阳上还是在阴冷的海王星上，这一切无不由于空间位置的不同而存在着温度的差异。湿度是表示大气枯燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越枯燥；水汽越多，则空气就越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度。在此意义下，常用绝对湿度、相对湿度、比拟湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示。湿度表示气体中的水蒸汽含量,有绝对湿度和相对湿度两种表示方法。绝对湿度是一定体积的空气中含有的水蒸气的质量，一般其单位是克/立方米，绝对湿度的最大限度是饱和状态下的最高湿度；相对湿度是绝对湿度与最高湿度之间的比，它的值显示空气中水蒸气的饱和度有多高。温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工农业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、化工等各类工业中广泛需要对温度、湿度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对本人的生存环境越来越关注。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。1概述1.1湿度定义与检测原理湿度是指大气中所含有的水蒸气，即大气的干湿程度。湿度表示方法主要有两种：1绝对湿度。在一定温度及压力条件下，单位体积空气中所含的水蒸气的质量。2相对湿度。空气中实际所含水蒸气密度即绝对湿度与同温度下饱和水蒸气密度的百分比值。湿度传感器是根据某种物质从其周围空气中吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，进而获得该物质的吸水量和周围空气的湿度。湿度传感器分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片涂覆感湿材料构成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，进而制成湿敏元件。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，由于它具有灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。1.2方案论证本设计可视为一个对信息收集处理的系统模型。按功能实现，可分为湿度源、测控电路、通信接口三个部分。经过调研考察相关资料，得出下面几种可行方案：方案一：湿度传感器数字量信号单片机处理数码管显示。方案二：HS1101湿敏元件频率计数单片机处理对应显示。方案三：采用DHT11代替湿度电阻值电压经A/D转换变为数字量的环节，再传给单片机进行处理，最后通过数码管来显示。经过比照以上三个方案，从软硬件实现的难易程度、最终数据实现的准确可靠性，本次设计我采用方案三的方法进行设计的。图1系统功能原理图1.2系统功能原理图根据设计要求确定了系统的总体方案，整个方案由单片机、湿度传感器、温度传感器、显示模块、报警器等五部分组成。系统功能原理图如图1所示。2硬件设计2.1电路原理图单片机是整个系统的控制中枢1，它指挥外围器件协调工作，进而完成特定功能。硬件实现上采用模块化设计，每个模块只实现一个功能，最好将各个模块连接在一起。这种设计比拟简单的就能够实现，电路原理图如图2所示:图2电路原理图2.1.1电路原理图介绍本系统主要硬件有电源电路、温湿度传感器、蜂鸣器、晶振电路、复位电路、LCD显示电路。控制电路的核心器件是由美国Atmel公司生产的AT89S51单片机，属于MCS-51系列，AT89S51是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FLASH存储器；片上Flash允许程序存储器在线编程。这些优点使得AT89S51为诸多嵌入式控制应用系统提供高灵敏、超有效的解决方案，借个低廉，性能可靠，抗干扰强，因而广泛应用在工业控制和嵌入式中。系统的蜂鸣器电路、晶振电路、复位电路如图3、图4、图5所示：图3蜂鸣器电路图4晶振电路图5复位电路2.1.2蜂鸣器电路部分讲明蜂鸣器额定电流小于30mA,其中使用三极管驱动工作，为了减少功耗本实验采用9012晶体管。2.1.3晶振电路部分讲明晶振电路采用11.095MHz的无源晶振，微调电容大小取30PF。2.1.41602模块电路讲明显示模块选用1602字符型液晶模块，是目前应用比拟广泛的液晶屏之一，电路如图6所示。图61602液晶显示电路2.2湿度传感器电路部分讲明2.2.1湿度传感器DHT11介绍DHT11数字温湿度传感器2是一款含有已校准熟悉信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块收集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。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。因而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。每个DHT11传感器都在即为准确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理经过中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快速。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。DHT11应用电路如图7：2.2.2技术参数讲明供电电压：3.35.5VDC输出：单总线数字信号测量范围：湿度20-90%RH，温度050测量精度：湿度+-5%RH，温度+-2分辨率：湿度1%RH，温度1互换性：可完全互换，长期稳定性：图7DHT11应用电路3软件设计3.1软件总体模块本设计单片机需要处理的信息有：温度收集、湿度收集、数码管显示、控制策略。所以程序就包括：温度收集子程序、湿度收集子程序、显示子程序、控制策略等。3.2系统硬件调试3.2软件设置实现的功能系统单片机代码采用C语言编写，以KeiuVision为开发环境。系统软件实现的功能:1.通过LCD显示温湿度值；2.比拟检测到的温湿度值和报警值，发现超限蜂鸣器立即报警；3.3软件流程图根据这些功能，系统软件流程图如图8所示：4综合测试4.1电路模块调试对于显示电路，由于使用的是数码管显示屏，首先要确定数码管的是共阴还是共阳极。因而，先用万用表检测是什么极性。然后再固定下，检查显示电路能否正常显示。然后再焊接上去。4.2软件调试的基本方法软件的设计与调试实行分模块实现方法。各个独立模块功能调试成功后，将这些模块通经过序合并在一起，最后再对合并后的总程序进行调试。再烧写进入单片机看能否在实际电路板上正常工作。编程语言的软件上采用C语言编写设计。4.3软件调试的问题分析LED显示问题：本次设计的最终方案是采用LED数码管实现显示功能，起初数码管显示不正常，出现闪烁现象。通过调试发现这是由于延时时间选择不当会使人眼产生视觉暂留效果，每一次显示时都必须参加适当的时间延时。由于一开场所选的延时时间太短，因而出现闪烁现象，在增加显示延时之后，数码管显示正常。4.4传感器测试记录441传感器性能初步判定在开场整体调试前，首先要对传感器性能作初步判定。下面是常用的几种方法：1、一致性断定，同一类型，同一厂家的湿度传感器产品最好一次购买两支以上，越多越讲明问题，放在一起通电比拟检测输出值，在相对稳定的条件下，观察测试的一致性。若进一步检测，可在24h内间隔一段时间记录，一天内一般都有高、中、低3种湿度和温度情况，能够较全面地观察产品的一致性和稳定性，包括温度补偿特性。2、用嘴呵气或利用其它加湿手段对传感器加湿，观察其灵敏度、重复性、升湿脱湿性能，以及分辨率，产品的最高量程等。3、对产品作开盒和关盒两种情况的测试。比拟能否一致，观察其热效应情况。4、对产品在高温状态和低温状态根据讲明书标准进行测试，并恢复到正常状态下检测和实验前的记录作比拟，考察产品的温度适应性，并观察产品的一致性情况。442对传感器实际测量检测