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1、 综合实训河南机电高等专科学校综合实训论文实训题目：基于单片机温湿度测量系统的研究与设计 系部：电子通信工程系 专业：应用电子技术 班级：应电113班 姓名：苏宝华 学号：110415230 2013年10月日 摘 要 温湿度的测量应用范围是很广的，对温湿度测量系统的研究也具有深远意义，本课题针对国内外对温湿度测量系统的研究与发展状况，分析了目前温湿度测量系统存在的主要问题，设计了一种基于单片机的温湿度测量系统，对某些有着特殊要求温度和湿度的场合实现长期、稳定、定时、自动的检测。本设计主要由硬件电路和软件电路两部分组成，系统通过温湿度检测电路，把采集到的信号传给单片机，通过单片机来处理采集到的
2、信号并通过LCD显示出来，如果温湿度过高或过低，报警电路会自动报警。它以AT89C52单片机为核心，采用SHT11集成温湿度传感器实现一种智能、快捷、方便的温湿度测量系统，整个系统由温湿度检测电路、时钟电路、LCD显示电路、键盘电路、报警电路和单片机等组成。设计的系统结构简单紧凑、功耗较低、抗干扰能力强、总体性能比较好，符合了智能仪器仪表小型化的潮流，为今后开发高性能和商品化的温湿度测量仪器奠定了良好的基础。关键词 单片机，温湿度，SHT11传感器I目 录摘要.目录绪论. 1第1章. 1 1.1 概述. 1 1.2 国内外研究现状.1 1.2.1 国外研究现状1 1.2.2 国内研究现状1 1
3、.3 温湿度检测的发展状况以及存在的问题1 1.4 课题研究的主要内容2第2章 系统硬件部分设计. .4 2.1 AT89C52单片机介绍.4 2.2 温湿度测量电路的设计.9 2.2.1 SHT11简介9 2.2.2 SHT11主要性能特点9 2.2.3 SHT11工作原理10 2.2.4 SHT11输出特性10 2.2.5 运行条件11 2.2.6 安装注意事项11 2.2.7 SHT11与单片机连接12 2.3 LCD显示电路设计12 2.3.1 LCD1602简介12 2.3.2 LCD1602的特性12 2.3.3 LCD1692引脚功能13 2.3.4 指令集13 2.3.5 LC
4、D1602与单片机连接14 2.4 时钟电路设计15 2.4.1 DS1302简介15 2.4.2 DS1302工作原理15 2.4.3 DS1302结构及引脚功能15 2.4.4 DS1302与单片机连接16 2.5 键盘电路设计17 2.5.1 键盘工作原理17 2.5.2 独立式键盘与单片机的连接18 2.6 报警电路设计18 2.7 抗干扰措施19第3章 系统软件设计21 3.1 系统总体流程图21 3.2 温湿度采集模块软件设计22 3.3 LCD显示模块软件设计24 3.4 时钟模块软件设计28 3.5 报警电路软件设计28第4章 仿真与调试30 4.1 电气原理图30 4.2 部
5、分参考程序30 4.3 仿真结果44结束语49致谢50参考文献51III 第1章 绪论1.1 概述温湿度测量是现代检测技术的重要组成部分，在保证产品质量，提高产品量，节约资源和安全生产方面起着非常重要的作用。因此，能够确保快速、准确的测量温湿度的技术及其装置受到各国的重视。随着信息产业的发展及其工业化的进步，温度和湿度不仅仅变现在以上几个方面直接或间接影响人类基本生活条件，还表现在对生物用品、医药卫生、科学研究、国防建设等方面的影响。针对以上情况，实现对温湿度的准确可靠测量显的尤其重要。近年来，利用智能化数字式温湿度传感器以及实现温湿度信息的在线检测已成为温湿度检测技术的一种发展趋势。本文介绍
6、的温湿度检测系统，以智能化数字化温湿度传感器与52单片机有机结合，构成一种温湿度检测系统。该系统具有性能可靠、测温准确、结构简单、价格低廉、抗干扰能力强等优点，可在工程实际中得到广泛应用。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状国外对温湿度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪器，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温湿度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。1.2.2 国内研究现状我国对于温湿度测控技术的研究较晚，
7、始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温湿度测控技术的基础上，才掌握了温湿度室内微机控制技术，该技术权限于对温湿度的单项环境因子的控制。我国温湿度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温湿度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中任然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性等特点。1.3 温湿度检测的发展状况以及存在的问题传统的温度和湿度检测系
8、统主要有以下几种：（1） 水汽压（e）：是水汽在大气总压力中的分压力。它表示了空气中水汽的绝对含量的大小，以毫巴为单位。（2） 相对湿度（rh）：湿空气中实际水汽压e与同温度下饱和水汽压E的百分比，相对湿度的大小能直接表示空气距离饱和的相对程度。空气完全干燥时，相对湿度为零。相对湿度越小，表示当时空气越干燥。当相对湿度接近于100%时，表示空气很潮湿，越接近于饱和。（3） 露点（或霜点）温度：指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。（4） 干湿球温度表：用一对并列装置、形状完全相同的温度表，一支测气温，称干球温度表，另一支包有保持浸透蒸馏水的脱脂纱布，称湿球温度表。（5）
9、湿度表（计）：利用脱脂人发（或牛的肠衣）具有空气潮湿时伸长，干燥时缩短的特性，制成毛发湿度表或湿度自记仪器，它的测湿精度较差，毛发湿度表通常在气温低于10时使用。（6） 电阻式湿度片：利用吸湿膜片随湿度变化改变其电阻值的原理，常用的有碳膜湿敏电阻和氯化锂湿度片两种。前者用高分子聚合物和导电材料碳黑，加上粘合剂配成一定比例的胶状液体，涂覆到基片上组成的电阻片；后者是在基片上涂上一层氯化锂酒精溶液，当空气湿度变化时，氯化锂溶液浓度随之改变从而也改变了测湿膜片的电阻。（7） 薄膜湿敏电容：是以高分子聚合物为介质的电容器，因吸引（或释放）水汽而改变电容值。它制作精巧，性能优良，常用在探空仪和遥测中。（
10、8） 露点仪：能直接测出露点温度的仪器。使一个镜面处在样品湿空气中降温，直到镜面上隐现露滴（或冰晶）的瞬间，测出镜面平均温度，即为露（霜）点温度。它测湿精度高，但需光洁度很高的镜面，精度很高的温控系统，以及灵敏度很高的露滴（冰晶）的光学探测系统。使用时必须使吸入样本空气的管道保持清洁，否则管道内的杂质将吸收或放出水分造成测量误差。随着智能检测系统的飞速发展，基于单片机的温湿度检测系统将多传感器系统结合在一起。如何把多传感器集中于一个检测控制系统，综合利用来自多传感器的信息，获得对被测对象的可靠了解和解释，以利于系统做出正确的响应、决策和控制，是智能检测控制系统中需要解决的首要问题。在温湿度要求严格的场合，利用多传感技术可以提高系统的可靠性和精度，亦可以提高系统的时间空间的覆盖范围。1.4 课题研究的主要内容本设计主要作了如下几个方面：一是确定系统的总体功能设计方案；二是进行自能传感器的硬件电路和软件系统的设计；三是单片机及通信接口的硬件电路及软件系统设计。本课题针对这些弱点，利用52单片机为
