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1、太原理工大学物理与光电工程学院 单片机原理及应用课程设计题目： 特殊环境湿度检测电路设计专业： 应用物理学班级： 1001 班姓名： 黄2013 年 1 月 7 日-2013 年 1 月 20 日摘摘 要要随着科技的发达，以及人民生活水平的提高，人民室内生活环境不断改善，出现了空调、智能温度器、室内净化器等一系列改善人民生活条件的高科技产品。然而这并不能满足人民越来越高的生活需求，有些人提出了湿度的要求，本设计就在此基础上，设计一种基于 89C51 单片机控制的智能湿度控制系统。此系统采用了精密的检测电路（包刮精密对称方波发生器、对数放大及半波整流、温度补偿及温度自动校正及滤波电路等几部分电路
2、组成） ，能够自动、准确检测环境空气的相对湿度,并将检测数据通过 A/D 转换后，送到处理器（AT89C51）中，然后通过软件的编程，将当前环境的相对湿度值转换为十进制数字后，再通过数码管来显示；而且，通过软件编程，再加上相应的控制电路（光电耦合及继电器等部分电路组成） ，设计出可以自动的调节当前环境的相对湿度：当室内空气湿度过高时，控制系统自动启动抽风机，减少室内空气中的水蒸气，以达到降低空气湿度的目的；当室内空气湿度过低时，控制系统自动启动蒸汽机，增加空气的水蒸气，以达到增加湿度的目的，使空气湿度保持在理想的状态；键盘设置及调整湿度的初始值，另外在设计个过程当中，考虑了处理器抗干扰，加入了
3、单片机监视电路。通过对基于单片机的相对湿度控制器设计，加深对传感器技术及检测技术的了解，巩固对单片机知识的掌握，并系统的复习本专业所学过的知识。关键词关键词：湿度检测，对数放大，湿度调节，温度补偿目目 录录摘 要.I绪言.11.1 课题背景.11.2 课题研究的目的和意义.11.3 国内外发展状况.12 系统设计方案.32.1 系统的控制特点与功能概括.32.1.1 系统控制结构组成及设计方框图.32.1.2 系统的功能概括.32.2 系统的设计原理.32.3系统实现的方案分析 .42.3.1 湿度测量的名词术语.42.3.2 湿度检测方案分析.53 系统的结构设计.83.1 电源电路的设计.
4、83.2 相对湿度电路的设计.103.2.1 相对湿度检测电路的原理及结构图.103.2.2 湿敏电阻传感器.113.2.3 精密对称方波发生器.123.2.4 对数放大器及相对湿度校正电路.133.2.5 断点放大器.133.2.6 温度补偿电路.143.2.7 相对湿度检测电路的调试及校正.143.3 转换模块的设计.153.3.1 模数转换器接受.153.3.2 A/D 转换器 ICL7135.153.4 处理器模块的设计.173.4.1 单片机 AT89C51 简介及应用.173.4.2 单片机与 ICL7135 接口.213.4.3 处理器的功能.213.4.4 CPU 监控电路.2
5、13.5 湿度的调节模块设计.213.5.1 湿度调节的原理.213.5.2 湿度调节的结构框图.223.5.3 湿度调节硬件结构图.223.5.4 湿度调节原理实现.233.6 显示模块设计.233.6.1 LED 显示器的介绍 .233.6.2 单片机与 LED 接口.243.7 按键模块的设计.253.7.1 键盘接口工作原理.253.7.2 单片机与键盘接口.253.7.3 按键产生抖动原因及解决方案.253.7.4 窜键的处理.264 软件的设计 .274.1 程序设计流程图.274.2 程序流程图说明.284.3 程序设计 .285 总结与展望.306 个人心得体会.31绪绪 言言
6、1.11.1 课题背景课题背景在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天以及现代生活的各个方面，经常需要对环境湿度进行测量及控制。对于生物制药、食品加工、造纸等行业，准确的测量湿度更是至关重要的。此外，湿度还直接影响到人们的舒适程度和身体健康，但在常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数。这是因为测量湿度要比测量温度复杂得多，温度是个独立的被测量，而湿度却受其它因素的影响，湿度与大气压、温度呈函数关系。因此，用常规的方法测量湿度的误差可达5%20%，此外，湿度的校准也是一个难题。过去用干湿球度计或毛发湿度计来测量、通过查表得到湿度的方法，早已无法满足现代科技发展的需求。干湿球湿度计和普通
7、的湿度计并能用做标定，就是因为标定后的精度无法保证。湿度的标定对环境条件要求十分严格，而在国外的湿度标定设备（例如过生产的 MC741HP 型湿度校准仪） ，价格又十分昂贵。本设计就是在此基础是，提出一种基于 AT89C51 单片机控制的比较简单而实用的湿度检测及控制方法4。1.21.2 课题研究的目的和意义课题研究的目的和意义（1） 讨论一种测量湿度的简单方法，利用我们常用的电子元器件来组成简单而实用的湿度检测电路，并在此基础上讨论湿度检测影响条件呵环境因数的作用以及湿度检测的精确性问题， 。（2） 在湿度检测的基础上，简单了讨论湿度的控制问题，分析湿度调节的可行性以及怎么样调节的问题。1.
8、31.3 国内外发展状况国内外发展状况早在 18 世纪人类就发明了干湿球湿度计，干湿球湿度计的准确度还取决于干球、湿球两支温度计本身的精度；湿度计必须处于通风状态：只有纱布水套、水质、风速都满足一定要求时，才能达到规定的准确度。干湿球湿度计的准确度只有 5一 7RH。干湿球测湿法采用间接测量方法，通过测量干球、湿球的温度经过计算得到湿度值，因此对使用温度没有严格限制，在高温环境下测湿不会对传感器造成损坏。干湿球测湿法的维护相当简单，在实际使用中，只需定期给湿球加水及更换湿球纱布即可。与电子式湿度传感器相比，干湿球测湿法不会产生老化，精度下降等问题。所以干湿球测湿方法更适合于在高温及恶劣环境的场合使用。后来又出现了滴水法测量相对湿度。而电子式湿度传感器是近几十年，1特别是近 20 年才迅速发展起来的。湿度传感器生产厂在产品出厂前都要采用标准湿度发生器来逐支标定，电子式湿度传感器的准确度可以达到 2一3RH。电子湿度传感技术由于发展快，精确性高，误差小，现在得到了广泛的应用。近年来，随着电子芯片集成化、小型化速度的加快以及芯片制作技术的提高，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足的进步。湿度传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测以及的方向迅速发展，为开发新一代湿度测控系统创造了有利条
