基于单片机的温湿度采集系统(共40页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上 毕业设计(论文)题 目基于单片机的温湿度采集系统 系 (院)专 业班 级学生姓名学 号指导教师职 称二一二年六月十八日独 创 声 明本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文),是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本设计(论文)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 二一年六月一十八日毕业设计(论文)使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定。本人
2、愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版,同意学校保存学位论文的印刷本和电子版,或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计(论文);同意学校在不以营利为目的的前提下,建立目录检索与阅览服务系统,公布设计(论文)的部分或全部内容,允许他人依法合理使用。(保密论文在解密后遵守此规定)作者签名: 二一年六月一十八日基于单片机的温湿度采集系统摘要随着科技的发展,单片机技术已经进入我们的工作、科研和生活中,为我们的社会做出了巨大的贡献,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。本设计就是以单片机( AT89S52)为核心,配合温度传感器(AD590)和湿度传感器(HIH-3610),以及相关的外围电路组
3、成的检测系统,从而达到监控环境温度和湿度的目的。本系统可以实时接收所测环境的温度和湿度信号,通过温度和湿度传感器得到测量信号,经传感器转换为电信号,然后通过一定的放大经过芯片TLC549 A/D转换送到单片机进行数据处理。所有的测量操作都是在硬件基础上通过控制软件来实现,经软件分析处理后送LED显示装置进行显示。本系统包括系统硬件和软件设计,经仿真验证表明,本系统可靠性高,结构简单,实现了对温湿度的自动调节。经过适当的改进,本系统一定工业生产、环境检测方面有着广泛的应用前景。关键词:AT89S52单片机,温度传感器,湿度传感器,A/D转换,LED显示The temperature and hu
4、midity measurement system based on single chip microcomputerAbstractWith the development of science and technology, computer technology has entered into our work, scientific research and life, for our society to make enormous contribution, all towards the digital control, intelligent control directi
5、on. The design is based on the single chip microcomputer ( AT89S52) as the core, with the temperature sensor and the humidity sensor ( AD590) ( HIH-3610), and related peripheral circuits of the detection system, can receive the measurement of environmental temperature and humidity signals, the testi
6、ng personnel can through the digital tube display data, real-time monitoring of the environmental temperature and humidity conditions. All measurement operations can be controlled through a host software, temperature and humidity sensor measuring signal, the circuit is converted to electrical signal
7、s, then through certain amplification by TLC549A / D conversion chip to the single-chip microcomputer for data processing, the processing for the analysis software of evacuation of display device.The system includes the system hardware and software design, high reliability, simple structure, realize
8、s the automatic regulation of temperature and humidity. System is used RS232and PC connected, can set up automatic recording of temperature, humidity of the relevant parameters, but also can be set at a certain time automatic recording, available in meteorological observation.Keyword: AT89S52 SCM, t
9、emperature sensors, humidity sensors, A/D conversion,LED display目 录前言1第一章 仿真软件简介21.1 PROTEUS21.1.1 PROTEUS的功能特点8第二章 系统总体设计方案102.1 温湿度测控的方法及元器件的选定102.1.1 器件的选定102.2设计的总体方案及其意义112.2.1 总体设计11第三章 系统硬件设计方案123.1主控制电路和测温时控制电路123.1.1主控制电路123.1.2测温时控制电路133.1.3系统相空间轨迹分析133.2主要模块的电路153.2.1 蜂鸣器电路3.2.2晶振电路153.2.
10、3显示电路163.2.4传感器电路173.2.5复位电路17第四章 系统软件设计方案结论234.1系统流程图4.1.1按键检测的流程图4.2编程思想4.3源程序结论参考文献英文翻译前言温度和湿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及湿度进行测量,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的,传统的温度计是用水银显示的,虽然结构简单,价格便宜,但是精度不高,而且不易计数,但是采用单片机进行控制,不仅具有控制方便,简单灵活等优点,而且可以大幅度提高温度控制的技术指标,用LCD显示起来会更加的直观方便。采用DHT11数字温湿度传感器作为
11、检测元件,能够同时检测温度和湿度,它不仅仅易于焊接,而且只有四个管角,减少了外围电路的设计。DHT11传感器包括一个电容式聚合体测湿原件和一个能隙式测温元件。DHT11能够直接独处被测温湿度值,同时单片机可以把测量的数据通过串口传到计算机,来完成控制。带来了极大的方便,用单片机控制的温湿度不仅硬件电路相对简单,而且测量精度高。单片机作为主控制器,主要负责处理由温湿度传感器送来数据,并把处理好的数据送向显示器模块,数据温湿度传感器主要用来采集周围的环境参数,并把所采集到得数据送向单片机,按键电路主要是用来完成单片机的复位操作和温湿度初始值的设定。蜂鸣器电路就是用三极管来实现的,用来判断周围的温度
12、或者湿度是否超出设定数值,显示电路主要用来显示当前的温湿度。总之无论是在日常生活中还是在工业,农业方面都离不开温湿度的测量,因此研究温湿度的测量具有相当重要的意义。第一章 仿真软件简介1.1 Proteus简介Proteus是英国Labcenter electronics公司出版的EDA(该软件总代理为广州风标电子技术有限公司)。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(),从原理图
13、布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等,2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器,并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种。1.1.1 功能特点Proteus软件具有其它EDA工具软件(例:multisim)的功能。这些功能是: 1原理布图 2PCB自动或人工布线 3SP
14、ICE电路仿真 革命性的特点 1互动的电路仿真 用户甚至可以实时采用诸如RAM,ROM,键盘,马达,LED,LCD,AD/DA,部分SPI器件,部分IIC器件。 2仿真处理器及其外围电路 可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型 上编程,再配合显示及输出,能看到运行后输入输出的效果。配合的虚拟逻辑分析仪、示波器等,Proteus建立了完备的电子设计开发环境。1.1.2 内容丰富1Proteus可提供的仿真元器件资源:仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件,有30多个元件库。 2Proteus可提供的仿真仪表资源 :示波器、逻辑分析仪、虚拟终
15、端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。 3除了现实存在的仪器外,Proteus还提供了一个图形显示功能,可以将线路上变化的信号,以图形的方式实时地显示出来,其作用与示波器相似,但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标,例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。 4Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。第二章 系统总体设计方案2.1 温湿度测控的方法及元器件的选定本设计要实现的功能是:实时显示当前
16、环境的温湿度,并且允许用户设定温湿度阈值,当环境温湿度超过阈值时,系统会以蜂鸣器鸣响的方式进行报警提示。依据功能设定,本系统主要分为以下三个模块:温湿度采集模块数据处理模块用户交互模块 其中温湿度采集模块使用的是DHT11数字温湿度传感器,它使用单总线方式,接口简单,而且无需另外校准。分辨率为8bit,完全能够满足日常环境温湿度的检测要求。 数据处理模块使用的是AT89S51单片机,其完成温湿度数据的采集、运算和逻辑控制的功能。 用户交互模块主要由按键、1602点阵液晶和蜂鸣器构成。其中按键用于用户设定温湿度阈值,1602用于数据显示,蜂鸣器用于提示用户。按照系统的设计功能所要求的,温湿度监控
17、系统原理图如下图2.1所示:图2.1 温湿度监控系统框图温湿度传感器单片机LCD温湿度显示键盘蜂鸣器单片机作为主控制器,主要负责处理由温湿度传感器送来数据,并把处理好的数据送向显示器模块,数据温湿度传感器主要用来采集周围的环境参数,并把所采集到得数据送向单片机,按键电路主要是用来完成单片机的复位操作和温湿度初始值的设定。蜂鸣器电路就是用三极管来实现的,用来判断周围的温度或者湿度是否超出设定数值,显示电路主要用来显示当前的温湿度。2.1.1 器件选定将单片机用作测控系统时,总要有被测信号懂得输入通道,由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言,其核心任务是怎么样获得准确的被测信号;而对测控系统
18、来说,不可缺少的环节是对条件的监测和对被控对象状态的测试,传感器是实现测量与控制的第一环节,是测控系统的关键部分,一切准确的测量和控制都将在传感器对于原始信号的准确可靠的转换和捕捉,工业生产过程的自动化测量和控制,基本主要依赖各种传感器来控制和检测生产过程中的各种量,使系统和设备在最佳状态正常运行,从而保证生产的高质量和高效率。(1)温湿度传感器SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款数字温湿度传感器芯片。该芯片广泛应用于暖通空调、汽车、消费电子、自动控制等领域。共主要特点如下:1 高度集成,将温度感测、湿度感测、信号变换、AD转换和加热器等功能集成到一个芯片上;2 提供二线数字串行接
19、口SCK和DATA,接口简单,支持CRC传输校验,传输可靠性高;3 测量精度可编程调节,内置AD转换器(分辨率为812位,可以通过对芯片内部寄存器编程米选择);4 测量精确度高,由于同时集成温湿度传感器,可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能;5 封装尺寸超小(7.62 mm5.08mm2.5 mm),测量和通信结束后,自动转入低功耗模式;高可靠性,采用CMOSens工艺,测量时可将感测头完全浸于水中。SHT11的引脚功能SHT11温湿度传感器采用SMD(LCC)表面贴片封装形式,接口非常简单,引脚名称及排列顺序如图1所示。 图1 SHT11引脚图 图2 SHT11 实物图 各引脚
20、的功能如下:脚1和4-信号地和电源,其工作电压范围是2.45.5 V;脚2和脚3-二线串行数字接口,其中DA-TA为数据线,SCK为时钟线;脚58-未连接。 SHT11的内部结构和工作原理 温湿度传感器SHT11将温度感测、湿度感测、信号变换、AD转换和加热器等功能集成到一个芯片上,其内部结构如图2所示。该芯片包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件。这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号,该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大;然后进入一个14位的AD转换器;最后经过二线串行数字接口输出数字信号。SHT11在出厂前,都会在恒湿或恒温环境巾进行校准,校准系数存储在
21、校准寄存器中;在测量过程中,校准系数会自动校准来自传感器的信号。此外,SHT11内部还集成了一个加热元件,加热元件接通后可以将SHT11的温度升高5左右,同时功耗也会有所增加。此功能主要为了比较加热前后的温度和湿度值,可以综合验证两个传感器元件的性能。在高湿(95RH)环境中,加热传感器可预防传感器结露,同时缩短响应时间,提高精度。加热后SHT11温度升高、相对湿度降低,较加热前,测量值会略有差异。微处理器是通过二线串行数字接口与SHT11进行通信的。通信协议与通用的I2C总线协议是不兼容的,因此需要用通用微处理器IO口模拟该通信时序。微处理器对SHT11的控制是通过5个5位命令代码来实现的。
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