基于MSP430单片机监测环境温湿度以及二氧化碳浓度毕设(共77页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录婴儿室环境监测电路的设计设计总说明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。对于刚出生的婴儿,刚脱离母体进入新环境,对新环境温湿度的要求同样也很高。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,这是由于它的智能化设计所决定的。温度湿度和气体的浓度在工农业生产、气象、环保、国防、科研等部门有着
2、至关重要的作用,准确测量温湿度在生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要。因此研究温湿度的测量和控制方法具有重要的意义。本设计核心部件为超低功耗嵌入式单片机MSP430,信号采集及处理部分由SHT11以及二氧化碳传感器GTS4160构成,输出的信号通过AD转换和MSP430的处理在显示器上显示温湿度以及气体的浓度,信号显示采用的是液晶屏点阵显示器LCD12684,其他组成部分为实时时钟发生电路,产生与现在相同的时间和具体日期,也是通过LCD12864液晶模块显示。超限处理模块是使用PID算法设计,使用单片机的引脚电平通过继电器来控制温湿度,和CO2气体浓度。本设计还接入了故障报警模块。MSP
3、430是嵌入式单片机具有高度的集成化,有看门狗定时电路,比较器,模数转换等功能,与51系列单片机比较具有超低功耗,端口多等优点;SHT11温湿度传感器测温范围为-40+1238,精度01,湿度测量范围是099RH,分辨率为003 RH,完全可以满足设计要求的温度2027,湿度3050RH,它为I2C总线连接通信,较其他产品具有品质卓越,超快相应,抗干扰能力强,超高的性价比有点。GTS4160一种含热敏电阻的混合式CO2敏感元件,它使用的时候一般都配有本产品公司专门配套生产的一个转换和测量模块AM-4模块,模块是数字量串行输出,相比其他CO2气体传感器操作简单,精度高。在软件设计部分有对测量的温
4、湿度进行上下值的设定,当测量超过限定值时,通过超限自动控制调节温湿度电气处理电路对其进行处理,分别动作为过冷制热,过热制冷,过湿除湿,过干加湿,和对气体浓度调节,硬件中包括一个开关,为复位开关。开机后,所有器件初始化,LCD12864产生实时时间和日期,温湿度传感器SHT11和CO2传感器开始进行温湿度测量和计算,最后通过LCD液晶显示器显示结果。在测量结果中有超过设定的温湿度上下限的,通过超限模块做出反应。电路主要包括了MSP430控制模块、SHT11温湿度测量模块、二氧化碳检测模块TGS4160、DS1302时间模块、LCD显示模块、超限继电器处理模块。其他是一些附件,比如复位、晶振电路。
5、 关键字:MSP;SHT11;TGS4160;DS1302;继电器;LCD12864The babys room environmental monitoring circuit designGeneral Description of Construction DesignWith the rapid development and popularization of science and technology, high-performance equipment more and more, all walks of life to the temperature and humidi
6、ty requirements more and more is also high. For a newborn baby, just from the mother into the new environment, also to the requirement of the new environment temperature and humidity is high. Traditional temperature and humidity monitoring model is based on people, rely on artificial turn on each ot
7、her, artificial circuit to check the information to measure and record environmental conditions such as way. In this mode, not only low efficiency for better utilization of talent resources, and lack of scientific nature, many major accidents are caused by human factors, artificial maintenance of th
8、e lack of a complete management system. Appeared and monitoring and control system can solve such waste of talent resources,management is not timely issue, it is because of its intelligent design decisions. Temperature, humidity and gas concentration in industrial and agricultural production, weathe
9、r, environmental protection, national defense, scientific research departments have a vital role, accurate measurement of temperature and humidity in the bio-pharmaceutical, food processing, papermaking and other industries is vital. So the temperature and humidity measurement and control method has
10、 the vital significance.This design for ultra-low power embedded microcontroller MSP430 core components, signal acquisition and processing part consists of SHT11 GTS4160 and carbon dioxide sensor, the output signal through the AD conversion and the processing of MSP430 displayed on the monitor tempe
11、rature and humidity and gas concentration, signal display USES LCD lattice display LCD12684, other components for the real time clock generating circuit, and the same time and date right now, is through the LCD12864 LCD module display. Transfinite processing module design is the use of PID algorithm
12、, using MCU pin level through the relay to control the temperature and humidity, and CO2 gas concentration. This design also access the fault alarm module.Embedded microcontroller MSP430 is highly integrated, a watchdog timer circuit, comparator, modulus conversion, and other functions, compared wit
13、h 51 series microcontroller with ultra-low power consumption, port number, etc; SHT11 temperature and humidity sensor measuring temperature range of - 123.8 + 40, the precision of 0.1 , humidity measurement range is 0 99% RH, a resolution of 0.03 RH, can completely meet the design requirements of th
14、e temperature of 20 27 , humidity is 30 50% RH, it for the I2C bus connection communication, compared to other products with excellent quality, super fast, strong anti-jamming capability, high performance to price ratio is a little bit. GTS4160 a hybrid CO2 containing thermistor sensor, it USES gene
15、rally equipped with this product the company specialized production of form a complete set of a transformation AM - 4 module and measuring module, serial output module is the digital quantity, compared to other CO2 gas sensor is simple, high precision.This design implementation is single chip microc
16、omputer temperature and humidity measurement and control system, through the LCD display the measured temperature and humidity. Set temperature and humidity sensor and A/D converter is adopted in the system in the integration of SHT11 chip and TGS4160 carbon dioxide gas concentration detection chip,
17、 through single chip microcomputer for processing, according to the date of other modules including the real time clock generating circuit and transfinite relay processing circuit, to measure the value of the real-time display and automatically adjust the processing of the necessary. Introduced in t
18、his paper based on the Texas instruments MSP430 series MCU real-time temperature and humidity measurement and control system and display system design, including hardware structure principle is introduced, and analysis the corresponding software design and its key points, including the software desi
19、gn process and its implementation of the program. System structure is simple and practical, and improves the measurement precision and efficiency.Key words:MSP430F149 ; SHT11; TGS4160; DS1302; Relay; LCD12864第1章 绪论1.1 研究的目的及意义温度和湿度以及适应环境所需的各种气体的浓度与人们的生活息息相关。在工农业生产、气象、环保、国防、科研等部门,经常需要对环境温度与湿度和气体浓度进行测
20、量及控制。准确测量温湿度和相关气体浓度在生物制药、食品加工、造纸等行业都是至关重要的。传统的温度计是用水银柱来显示的,它的精确度不高,不易读数。而采用单片机对温湿度及气体进行控制,不仅具有控制方便、简单和灵活等优点,而且可以大幅度提高气体及温湿度控制的技术指标。用LCD来显示温湿度和气体浓度的数字量看起来更加人性化更加直观。采用SHT11数字温湿度传感器作为检测元件,能够同时测试温度和湿度。SHT11传感器可以直接读出被测的温湿度值。同时单片机可以把测量出的数据通过串口传到计算机上,来完成工业中的自动控制,给工业生产带来了极大的便利。用单片机控制的温湿度计不仅硬件电路简单,而且测量精度比较高。
21、用液晶显示测量值看起来比较美观。采用MG811二氧化碳气体浓度检测传元件,直接把空气中的二氧化碳通过化学量的变化,以及模数转换也能直接送到单片机里面进行处理,监测空气中二氧化碳的浓度,调节空气中氧气的含量,给人或者需要贮存的动植物等一个更舒适的环境。无论在日常生活中还是在工业、农业方面都离不开对周围环境进行温湿度及周边异常气体含量的的测量。因此,研究温湿度的测量具有非常重要的意义。1.2 国内外研究的情况测量温湿度和气体浓度的的关键是温湿度传感器。过去测量温度与湿度是分开的。随着技术的进步和人们生活的需要出现了温湿度共测的传感器。温度传感器的发展经历了3个阶段:传统的分立式温度传感器、模拟集成
22、温度传感器、智能集成温度传感器。目前,国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、从集成化向智能化、网络化的方向发展。温度传感器也是经历了这样一个阶段逐渐走向数字智能化。 现今国内外用的最多的温湿度传感器是SHTXX系列。SHT11温湿度传感器应用于专利的工业COMS过程微加工技术,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式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件,并与一个14位的A/D转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝链接,从而具有超快响应,抗干扰能力强,性价比极高等优点。采用SHT11数字温湿度传感器与单片机MSP430相连比较容易,而且电路比较简单,软件设计也比较简单
23、。所以,本设计以SHT11数字温湿度传感器为例,介绍基于SHT11数字温湿度传感器的设计,该设计适用于人们的日常生活及工农业生产中用于温湿度的测量。1.3 系统的主要性能指标和工作任务 由于本设计主要的方向是设计室内的婴儿室环境监测系统,根据具体要求设计本产品的主要技术指标为:(1)、测温范围:+1080;湿度测量范围为2090%Rh,测二氧化碳浓度范围3502000PPM(人体正常生存环境的二氧化碳浓度是4001000PPM)(2)、温度测量精度:0.5C(3)、湿度测量误差:4%Rh,气体浓度误差10PPM(4)、设置上下限温湿度和二氧化碳浓度的值,(5)、当湿度低于20度时,单片机控制加
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- 基于 MSP430 单片机 监测 环境 温湿度 以及 二氧化碳 浓度 77
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