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1、济南大学泉城学院毕业设计摘 要本设计为一种以AT89C51单片机和HS1101湿度传感器为核心的湿度控制系统。该系统可以实时检测湿度值显示出来并可以进行控制。硬件电路主要包括AT89C51单片机最小系统，测湿电路、时钟电路、数码显示电路、键盘处理电路以及控制电路等,本机选择高精度的HS1101电容式湿度传感器，当环境湿度发生变化时，湿度传感器的电容随着湿度的变化而变化，然后将变化的电容通过转换电路转换为与之对应变化的频率，频率经过光耦电路消除杂波后送入到单片机中，单片机对采集到的信号进行运算并通过查表得到相应的湿度值，之后通过单片机的外部接口电路显示该湿度值。本机可以通过键盘设定湿度值，中央控
2、制系统将设定值与检测值进行比较，检测值低于设定值的话，控制系统就会通过继电器接通电路进行加湿。与传统的测试方法相比，本湿度控制系统具有可靠性高、精度高、性价比高等优点。适合湿度的自动测量和控制，使设备和系统运行在最佳状态，从而保证生产、生活的高效、舒适。关键词：单片机；湿度；自动控制；HS1101ABSTRACTIn this paper The design is based on AT89C51 MCU and HS1101 humidity sensor as the core of the humidity control system. The system can real-tim
3、e detect the humidity values are displayed and can be controlled. The hardware circuit mainly includes AT89C51 minimum system microcontroller, humidity measurement circuit, clock circuit, digital display circuit, keyboard circuit and control circuit etc., The selection of HS1101 capacitive humidity
4、sensor with high accuracy, when the environmental temperature changes, capacitive humidity sensor varies with humidity changes, then the change in capacitance through the corresponding conversion circuit for converting and changing frequency, frequency through the optocoupler circuits eliminate clut
5、ter into to the MCU, signal microcontroller acquisition of the operation and the look-up table to obtain the corresponding humidity, the humidity value is displayed through the external interface circuit of scm. The humidity value can be set through the keyboard, central control system will set the
6、value was compared with test value, the value is lower than the set value of detection, control system will be connected to the circuit by the relay. Compared with the conventional testing method, the humidity control system has high reliability, high precision, high cost-effective advantages. Autom
7、atic measurement and control for the humidity, the equipment and the system run in the best condition, in order to ensure the production, efficient, comfortable life. Key words： SCM；Humidity；automatic control；HS1101目 录摘要. .IABSTRACT.II1 前言.11.1国内外研究.11.2 研究目的及意义.11.3 设计内容.22硬件电路设计原理和结构.32.1 硬件电路总体设计
8、.32.2 硬件电路单元设计原理和结构.32.2.1单片机时钟电路.32.2.2单片机复位电路.42.2.3数据采集单元.52.2.4按键单元.92.2.5数码显示单元.102.2.6控制单元.122.3 整机电路.122.3.1整机电路图.132.3.2整机电路PCB板图.143 软件系统设计.153.1软件系统整体设计.153.2软件系统子程序流程图.163.2.1数据采集子程序流程图.163.2.2按键处理子程序流程图.173.2.3数码管显示子程序流程图.173.2.4控制子程序流程图.184 误差分析. .205 使用说明书. .21结论.22参考文献.23致谢.24附录. . .
9、. .25- 25 -1 前言1.1国内外研究湿度测量技术的发展已有200多年了，人们偶然发现了人的头发随空气的湿度变化而变短的现象，并由此制成了毛发湿度计。但是人们对于湿度传感器的认识，是从1938年美国科学家研制的氯化锂湿敏元件开始的。湿度测量和控制技术控的发展大体经历了三个时期：分立式的湿度测量时代；模拟集成湿度传感器时代；智能湿度传感器时代。半导体湿敏元件和电阻湿度计，都属于分立式的湿度测量元件，凡是使用这些元器件测量湿度的方法，都称为分立式的湿度测量技术。同时，随着传统的电容湿度计和电阻湿度计的出现，湿度测量技术得到了较大的发展。但是在此类测量湿度的方法中，元器件不能达到单独完成测量
10、湿度的功能，还需要配上各种仪表，才可以完成湿度测量和控制的功能。其主要缺点就是电路十分复杂、体积较大、测量不够精确，使用起来不是很方便。所以，分立式湿度测量技术在科学技术快速发展的今天逐渐被淘汰。随着集成电路技术的快速发展，采用硅半导体工艺制成的湿度传感器也随之出现，它将湿度传感器的电路集中在一小块硅片上、基本能够单独实现湿度的测量和模拟信号的输出功能，它是最简单的一种集成湿度传感器。这种集成式的湿度传感器在室内湿度测量和控制系统中，外围电路相对简单，所以这种湿度的测控方法现在仍被广泛应用。智能传感器是未来测量技术发展的方向之一，智能传感器是将微电子、计算机和自动控制等技术结合在一起构成的。未
11、来的湿度控制仪也是以智能湿度传感器为基础进行开发的。可以成为未来智能化的湿度控制系统的一部分。目前，许多较大的外国公司都十分重视湿度传感器的研制工作，例如，日本的Figaro公司、瑞典的某些公司等，都在传感器的开发和完善方面投入了巨大精力。在九十年代末，先后出现了大量的集成式湿度测量套件，新技术的产生大大促进了传感器的发展。 国内许多公司也认识到了这一点，在传感器的研发上不遗余力的努力前进。例如，通过传统电子仪器研发的多种动态测试系统、气体传感器智能测试系统等等，这都体现了我国在传感器领域取得的进步。随着科技的快速发展，传统的湿度控制技术在稳定性和精确性等方面已经无法满足当前市场的需求，因此，
12、需要开发出新的技术。1.2研究目的及意义在现代社会中，人们的生产生活等各方面都对环境湿度提出了较高的的要求，比如我们常见的电子设备、工厂产品的加工环、生物制药和食品生产等行业，这些行业生产品的过程都对环境湿度要求非常严格，经常要对空气的湿度进行测量和控制。对他们来说准确的湿度是至关重要的。在我们的日常生活中，湿度也影响着每一个人的健康，高湿环境容易使人增加散热量、会破坏人体的热蒸发机能，产生热疲劳。空气湿度高于70%RH时为高气湿，人将感到不适；空气湿度低于30%RH时为低气湿，人将会感到口鼻比较干燥；最令人感到舒适的湿度为 40%60%RH。综上所述，无论是从人体健康的角度来看还是从元器件使用和保养的角度上看，湿度测控的意义和重要性都是非常重大的。1.3设计内容本设计是一个基于AT89C51单片机的湿度控制仪的设计，采用数字化电路的设计方法，以单片机为核心配有传感器和控制器等外设，通过内部程序判断湿度是否满足要求并作出相应的控制。本机的核心是对湿度测量方式的设计，本机采用的湿度测量方法是选择高精度的电容式湿度传感器，当环境湿度发生变化时，湿度传感器的电容随着湿度的变化而变化，变化的电容通过转换电路转换为与之对应变化的电压频率。然后，频率经过消除杂波后
