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1、 西南科技大学本科生毕业论文 IV基于单片机ATmega16的电子湿度计设计摘要：湿度与人们的生活和工农业生产有着密切的关系。为了创造舒适的生活环境和理想的生产条件，必须对空气湿度进行精确检测和调整控制。本文论述了基于测控技术的空气湿度检测报警装置的硬件和监控软件的设计与实现。该系统以AVR单片机ATmega16为硬件核心，通过实时采集和数据处理能够准确地监测环境湿度，采用LED 数码管作为辅助显示模块，显示当前环境湿度，当被测环境湿度超过预设定数值时，将产生声光报警，并且用PC机作为上位机为系统提供一个可视的操作界面，实现串口通信，数据库保存、查询、备份等功能。文中重点讲述系统的软硬件结构和
2、功能特点，着重阐述了信号采集处理、单片机及扩展电路的设计思路和实现方法。在目前的试用中，该系统能够可靠、稳定、安全的测量现场湿度，具有推广应用价值。关键词：湿度传感器；AVR单片机；湿度检测；声光报警Design of the Electronic Hygrometer Based on ATmega16 AVR MicrocontrollerAbstract：Humidity is closely related with industrial and agricultural production，as well as peoples lives. In order to create a
3、 comfortable living environment and the ideal production conditions, we need measure and control the humidity precisely. This article discusses the detection of air humidity alarm monitoring hardware, software design and implementation of programs that based on the measurement and control technology
4、. The system uses ATmega16 AVR Microcontroller as the core, it can accurately monitor the indoor air humidity through real-time acquisition, data processing. LED digital tube display is used as a supplementary module displays the current air humidity. When measured more or less than pre-set value, t
5、he system will have a sound and light alarm. And used as a PC for the system to provide a visual interface, Serial communication, Data retention，Data query，Data backup, and control functions.This paper focuses on the system hardware, the structure of software, and the features of function, and stres
6、s on the signal acquisition and processing, the expansion circuit of single-chip, design ideas and implementation. In the current trial, the system can measure the environment humidity reliably, stably and securely, with the promotion of application value.Key words: Humidity Sensor, AVR Microcontrol
7、ler, Humidity Measurement, Sound-Light Alare目 录摘要IAbstract.II第1章 绪论11.1 课题背景、目的及意义11.1.1 课题背景11.1.2 课题的目的及意义21.2 系统设计内容2第2章 系统概述42.1 系统设计主要原理42.2 系统硬件设计方案42.2.1 微控制器的选择42.2.2 湿度传感器的选择52.2.3 显示方案的确定62.3 系统软件设计方案72.3.1 上位机软件设计方案82.3.2 微控器软件设计方案9第3章 系统硬件设计实现123.1 电子湿度计系统的组成结构123.2 主控器最小系统133.2.1 ATmega
8、16简介133.2.2 引脚图及引脚介绍143.2.3 单片机最小系统电路设计153.2.3.1 电源设计153.2.3.2 复位电路设计163.2.3.3 晶振电路设计173.2.3.4 串口通信电路设计183.3 湿度传感器检测模块电路设计183.4 LED数码管的显示电路设计203.5 声光报警电路设计213.6 RS-232的通信部分设计21第4章 系统软件设计实现244.1 总体软件设计244.2 开机自检模块程序设计254.3 湿度采集程序设计25湿度数据采集程序流程图下图如图4-3所示：254.4 LED显示模块程序设计264.5 数据处理与声光报警程序设计274.6 串行通信模
9、块程序设计274.7 上位机程序设计28第5章系统调试315.1 硬件静态测试315.2 系统联机调试及结果325.2.1 微控制器测试325.2.2 显示电路调试335.2.3 声光报警电路测试335.3 测试结果33总结34致谢35参考文献36附录1 ATmega16的引脚图38附录2 系统设计部分程序39附录3 上位机界面截图42西南科技大学本科生毕业论文第1章 绪 论本章主要介绍本次毕业设计的研究的背景、目的与作用，以及在本次设计的主要内容和设计技术指标。1.1 课题背景、目的及意义1.1.1 课题背景湿度是表示大气干燥程度的物理量。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
10、气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。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、比较湿度、混合比等物理量来表示。空气湿度在许多方面有重要的用途，在大气学、气象学和气候学中它主要是理论中的一个重要值，而在实际生产生活中应用也极为广泛。下雨的时候，空气湿度是非常大的在气象学和水文学中湿度是决定蒸发和蒸腾的重要数据。它对不同的气候区的产生起决定性的作用。而在天气预报中，更常用到相对湿度。它反映了降雨、有雾的可能性。在医学上空气的湿度与呼吸之间的关系非常紧密。在一定的湿度下氧气比较容易通过肺泡进入血液。一般人在4555的相对湿度下感觉最舒适。过热而不通风的房间里的相对湿度一般比较低，
11、这可能对皮肤不良和对粘膜有刺激作用。湿度过高影响人调节体温的排汗功能，人会感到闷热。在生物学中，尤其是在生态学中空气湿度是一个非常关键的量，它决定一个生态系统的组成。在存放水果的仓库里湿度决定水果的成熟。在存放金属的仓库里湿度过高可能导致腐蚀，其它许多货物比如化学药剂、烟、酒、香肠、木、艺术品、集成电路等等也必须在一定的湿度或在湿度为零的则件下存放。因此在许多仓库、博物馆、图书馆、计算机中心和一定的工厂（比如微电子工业）中都有空调装置来控制室内的湿度。在建筑物理中露点是一个非常重要的量。假如一座建筑内的温度不一样的话，那么从高温部分流入低温部分的潮湿的空气中的水就可能凝结，在这些地方可能会发霉
12、，在建筑设计时必须考虑到这样的现象。此外相对湿度是衡量建筑室内热环境的一个重要指标，建筑物理把在人体的主观热感觉处于中性时，风速不大于0.15m/s，相对湿度为50定为最舒适的热环境，这也是室内热环境设计的一个基准。因此，实时、及时、准确地测量环境湿度在实际应用中具有重要的意义。1.1.2 课题的目的及意义数据采集是工农业生产过程中进行监控所必需的环节，本课题是对嵌入式技术与数据采集技术的应用，即用流行的AVR单片机平台实现数据的采集与显示。近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作
13、为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。目前AVR单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。AVR单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，AVR单片机
14、的应用如此广泛而又潜力，因而也不用质疑其生命力1。本课题需要完成一个完整系统的设计，涉及到电子技术、传感器技术、计算机应用与控制技术等多学科知识，是一个硬软件相结合的设计性题目。本课题融知识性与趣味性于一体，提供了一个有力的了解小家电设计技术的平台，能提高检索文献资料的能力、电子系统设计的能力、实际动手的能力。而且可以通过这次设计，很好的掌握系统设计的工作流程、开发步骤；熟悉单片机开发的通用编程语言。1.2 系统设计内容本设计的题目是“基于单片机Mega16的电子湿度计设计”。选择Mega16单片机为系统的主控芯片，采用CHTM-02/N湿度传感器作为环境湿度的传感器，经过一系列处理实现对环境
15、湿度进行智能地实时监测，当湿度超出标准范围时能自动报警。并且用PC机作为上位机为系统提供一个可视的操作界面，实现串口通信，数据库保存、查询以及备份等功能。 系统设计详细任务如下：（1）整体方案的确定：包括单片机、传感器的选型，用AVR单片机作为主控器，分析ATmegal16单片机与温湿度传感器等部件实现软、硬件接口的技术以及数据显示方案湿度传感器模块设计：熟悉湿度传感器工作原理，确定其与AVR单片机的接口设计方案。（2）数据采集的算法设计：将采集的数据经过数字滤波转化为数字量传入单片机，湿度数据是由传感器测得现场湿度信号经变送器转换直流信号，送到A/D模数转换器转换成数字量后，再送入单片机进行数据处理，对处理后的数据比较做出控制量的选择。（3）数据显示模块设计：系统使用LED显示，并扩展报警功能，在要求的湿度达到一定的上界或者下界时，报警电路开始工作。（4）上位机程序设计: 该部分的主要任务是用PC机为上位机提供一个可视的操作界面，实现串口通信，数据保存、查询以及备份等功能。（5）AVR单片机最小系统的设计
