温湿度测量系统－金锄头文库

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1、摘要此温湿度测量系统是基于单线式温度传感器DS18B20、电容式湿度传感器单片机STC89C52对温度湿度分别测量并通过液晶显示屏1602经行显示。温度传感器DS18B20是单线式，体积超小，硬件开消超低，抗干扰能力强，精度高，附加功能强的理想单片机温度传感器，可实时根据指令给出温度数据，可读性高。HS1101是电容式空气湿度传感器，在不同的湿度环境下呈现出不同的电容值，0%100%RH湿度范围内，电容从162PF变化到200PF，误差误差为2%RH。可见其精度非常高，为了反映出其电容的变化，本系统采用555多谐震荡电路产生不同的频率，用于检测湿度。单片机采集到两个传感器给出的数据

2、进行处理与计算，得出当前的温度与湿度并送给液晶屏显示。本系统具有可读性高，稳定性高，反应速度快，测量值准确的特点。关键词：温湿度测量系统精度高速度快体积小Abstract: The temperature and humidity measurement system is based on singleline type temperature sensor DS18B20, capacitive moisture sensorSCM STC89C52 for temperature humidity measurement and respectively by LCD displ

3、ay. The line 1602 Temperature sensor DS18B20 is singleline type,volume super-small, hardware KaiXiao ultra-low, stronganti-jamming capability, high precision, additional features strong ideal single-chip microcomputer temperaturesensor, real-timetemperature data, depending on the directive given rea

4、dable. HS1101 is capacitive sensor, air humidity in different humidity presents different capacitance, 0% 100% RH humidity, within the scope of capacitance change to 200PF, from 162PF error for 2% RH error. e can see its precision is very high, in order to reflect the capacitance change, the system

5、USES the 555 more harmonic concussion circuits produce different frequency, which is used to detect humidity. SCM acquisition to two sensor gives data processing and calculated, the current temperature and humidity and give the display on the LCD panel. This system has a readable, high stability, re

6、action speed, measured values exact characteristic.Keywords: temperature and humidity measurement system high precision speed small volume目录1. 设计要求错误！未定义书签。2. 方案设计及论证32.1总体方案设计32.2 系统主要单元的选择与论证32.2.1单片机控制模块的选择论证32.2.2温度湿度检测模块的选择与论证32.2.3显示模块的选择与论证32.3系统组成33. 理论分析及计算43.1 43.2 错误！未定义书签。4. 系统电路设计44.1单片

7、机主控电路设计44.2 DS18B20温度检测模块和HS1101湿度检测模块电路设计54.2.1 HS1101湿度检测传感器工作原理74.2.2 DS18B20温度检测传感器工作原理74.4.3蜂鸣器电路原理84.3 1602液晶显示模块电路设计85. 系统软件设计95.1软件设计流程图95.2软件设计分析106. 系统测试106.1主要指标测试106.2测试结果分析117. 结论11参考文献11附录13附录一：系统的总原理图13附录二：系统的PCB元件分布图14附录三：程序清单17附录五：元器件清单281. 方案设计及论证2.1总体方案设计图2.1系统组成框图经分析，将系统分为两个部分，一

8、个是由温湿度传感器组成的检测部分，另一个是由单片机和1602液晶组成的主控与显示部分。如图所示DS18B20 和HS1101湿度检测电路将检测到的数送到单片机，单片机对接收到的数据进行处理并送到1602显示， 5V稳压电源给各个部分供电。2.2系统主要单元的选择与论证2.2.1单片机控制模块的选择论证方案一：采用XC9000系列的FPGA。该类器件具有并行处理能力，能快速的响应外部的各种数字信号，但在数据处理方面过于复杂，而且芯片价格较昂贵。方案二：采用单片机作为控制核心，单片机数学运算功能较强。在程序相互调用方面，处理方便灵活，性能稳定，适合实际应用。且单片机技术发展较为成熟，

9、价格便宜。基于以上分析，采用单片机控制可更为简便灵活地实现系统功能，故拟采用方案二。2.2.2温度湿度检测模块的选择与论证方案一：选用DHT11作为温湿度检测模块。DHT11是一款数字输出的复合传感器，包含一个电阻式感湿元件和NTC式温度检测元件，可测2090%RH湿度，误差5%RH，050 摄氏度，误差2摄氏度。方案二：选用DS18B20温度传感器和HS1101湿度传感器DS18B20是一线式数字温度传感器，具有独特的单线式接口方式，测量范围在一55。125C，10C 8 5C，误差为-+0.5C。最高精度可达0.0625CoHS1101是电容式湿度传感器，可测相对湿度范围在0%100%

10、RH，误差为-+2%RH。方案选择，有上述数据可知，根据设计要求（温度测量范围为-10-50C，湿度为0-100%；温度测量误差为0.1 C，湿度测量误差为3%；），从设计要求的精度来看，本方案更优。综上所述，虽然方案一具有综合作用，但是方案二的测试范围和精度都由于方案一，故本模块采用方案二。2.2.3显示模块的选择与论证方案一：采用12864液晶模块显示测得的数据，可显示较多组的数据，字体较大，可清晰读数，但12864液晶模块价格昂贵，接线复杂，故不采用。方案二：采用1602液晶模块显示所测数据，1602液晶接线简单方便，同时也能满足显示需要，价格远低于12864液晶。因此，本方案

11、为首选方案。综上所述，显示模块选择方案二。2.3系统组成本系统由单片机主控电路、DS18B20温度检测模块、HS1101湿度检测模块、1602液晶显示模块4部分组成，其中单片机主控电路2. 理论分析及计算3.1 HS1101的湿度测量方法分析HS1101是电容式湿度传感器，由于电容不可直接测量，故选用555多谐震荡电路检测到频率，然后由单片机计算的电容值，再根据电容值算出相应的湿度值。3.1HS1101的湿度测量计算电路如图4.2，由电路可知图3.1电容值与相对湿度值的关系t 充电=C(R2 +R1 ) ln2t 放电=CR4 ln2因而，输出的方波率f= 1 /(t充电+t放电)=1/C(

12、R2+ 2 R1) ln2 )由图3.1可知相对湿度与电容的关系可看成直线段，所以有相对湿度RH=2.7C+163所以有3. 系统电路设计4.1单片机主控电路设计单片机主控电路原理图如下所示:PlPl Oi 12 iP32i；m?i路Wl)P3.+(I0：i亟WPhauKIAL2Uil蹈1；画P3.i(WKi1 J J 4 r:- (.7 P1F1P1F1P1P1P1s 7- no二二凡+ 3P151；. PITSHEADELiADOiPO iJ3L iPOl i；AD2iWJ i；AD3iM3 iJMiP0.+ i：心Ei；AD7 网 7g：心 i；A?：iP21 (MOKJ i；Ml：iP

13、23 i：心叫心门 (AlfiPri (M5JPJ.7海 G-im (KXD：iP3 JO (IXDiPjlPim图4.1单片机王控电路原理图单片机主控模块包括了振落电路、复位电路，同时接入了各个模块的接口，保证了整个系统的灵活性。单片机是整个系统的控制中枢，它指挥外围器件协调工作，从而完成特定的功能。硬件实现上采用模块化设计，每一模块只实现一个特定功能，最后再将各个模块搭接在一起。这种设计方法可以降低系统设计的复杂性。控制电路的核心器件是由美国Atmel公司生产的AT89S52单片机，属于MCS-51系列。 AT89S52是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编

14、程Flash存储器，采用的工艺是Atmel公司的高密度非易失存储器技术；片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器;在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案；价格低廉、性能可靠、抗干扰能力强。因此广泛应用于工业控制和嵌入式系统中。4.2 DS18B20温度检测模块和HS1101湿度检测模块电路设计DS18B20温度检测模块和HS1101湿度检测模块电路原理图如下所示：vcc图4.2.1 DS18B20温度检测模块和HS1101湿度检测模块电路原理图VCC：R4 ：VAr5V图4.2.

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