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1、 设计（论文）专用纸智能温湿度传感器硬件设计姓名：王洪宽 专业：机械工程及自动化年级：07级学校：昆明理工大学指导老师：张文斌职 称：副教授 所在单位：昆明理工大学目录摘要IVABSTRACTV第1章 绪论11.1 课题介绍11.2 传感器技术发展现状21.2.1 传感器技术发展现状21.2.2 智能传感器技术发展31.3 智能温室控制系统应用现状61.3.1 智能温室控制系统发展现状61.3.2、智能温室控制系统传感器的选择71.4本论文的主要任务8第2章 智能温湿度传感器数据采集模块的硬件设计102.1 传感器选择依据102.2 传感器主要特性112.2.1 温度传感器主要特性112.2.
2、2 HS1101湿度传感器主要特性。152.3 传感器外围电路的设计192.3.1 MAX6691芯片的简介及主要特点192.3.2温度传感器对温度的测量202.3.3 555定时器特点及芯片简介223.3.4湿度传感器的测量电路25第3章 智能温湿度传感器中央处理器及其外围电路283.1 单片机的选择283.11 飞思卡尔单片机的应用现状283.1.2单片机的选择293.2 MC9S12X128-80PIN嵌入式系统单片机313.2.1 MC9S12X128-80PIN嵌入式系统单片机的特点313.2.2 MC9S12X128-80PIN嵌入式系统单片机的内部结构31第4章 Protel电路
3、设计与制板344.1 Protel软件特点及电路设计步骤344.1.1 Protel软件特点及简介344.1.2 电路板设计基本步骤354.2 电路工程设计部分354.2.1电路原理设计354.2.2 原理图设计364.3 PCB板的设计384.3.1 元器件的布局设计394.3.2 PCB布线设计39第5章 智能温湿度传感器的标定试验445.1 温度传感器的标定试验445.2 湿度传感器的标定实验45结论48总结及体会50谢辞52参考文献53附录55附录一：部分实验图片55附录2：外文及译文56外文原文56中文翻译68摘要温室环境调控水平对发挥设施农业优质高效的生产功能具有重要影响。特别是对
4、稀有植物、珍贵花卉和苗木的培养困难这一特点，提出了温室控制系统理论。而温室控制系统的关键技术是对温度和湿度的准确采集。针对温湿度采集问题提出了智能温湿度传感器的设计。智能温湿度传感器是一个由传统传感器和微处理器(或微计算机)相结合而构成的一个系统，它充分利用计算机的计算和存储能力，对传感器的数据进行处理，并能对它的内部行为进行调节，使采集的信号最佳。它的智能化体现在信号的采集、调理、处理及输出的整过程都是由系统本身完成的。系统的优点主要包括：系统精确度高、反应灵敏、输出响应快、节省电能以及长期工作稳定等方面。从传感器的性能特点入手，设计调理电路使得传感器线性度好，灵敏度高，输出精确且能适应长期
5、工作等优点，再由微处理器对采集到的数据信号处理输出显示或者直接控制驱动模块实现对温湿度的直接控制，本设计实现了同时四路温度采集和两路湿度度采集，满足温室控制系统的同时对多点信号采集的要求。关键词：温室控制；智能；传感器；信号处理ABSTRACTThe greenhouse environment regulation level of facilities agriculture play high quality and high efficiency on the product function has important influence . Especially for rare
6、plants, rare flowers and seedling cultivation difficulties of characteristic that puts forward the greenhouse control system theory. But the key technology of greenhouse control system is accurate acquisition for temperature and humidity. According to the collection problem has proposed intelligent
7、temperature and humidity sensor design.Intelligent temperature and humidity sensor is a system that from traditional sensor and microprocessor (or micro computer), combined constitute system, which is fully utilize the computer calculation and storage capacity for sensors data processing, and for it
8、s internal behavior can be adjusted, make the acquisition of the signal is the best.Its intelligent reflected in signal collection, tones, processing and output whole process is completed by the system itself. System mainly advantages includes that system with high precision and senstive reaction, o
9、utput fast response, save electricity and long-term stable work, etc. From the performance characteristics of sensor design regulate circuit that make the sensor has excellent linearity, high sensitivity, output precise and can adapt long-term work etc, and then microprocessor can control collected
10、data signal processing output displays or direct control of temperature and humidity driver module realize the direct control. This design realized four ways of temperature and two road humidity acquisition.Meet the requirements of the greenhouse control system in multi-point signal acquisition. Key
11、words：Greenhouse control ；Intelligence ； Sensor； Signal processing第 79 页 第1章 绪论1.1 课题介绍温室环境调控水平对发挥设施农业优质高效的生产功能具有重要影响。尤其是稀有植物、珍贵花卉和苗木的生长都需要某种特定的温度、湿度和光照度等条件，当环境条件不能满足上述要求时，它们便停止生长，甚至腐烂、死亡。而要获得植物生长所需的最佳条件，不能单独静态地考虑某一因素，而应从整体上综合地研究环境参数控制问题。温度对植物生长的影响是综合的，它既可以通过影响光合、呼吸、蒸腾等代谢过程，也可以通过影响有机物的合成和运输等代谢过程来影响植
12、物的生长，还可以直接影响土温、气温，通过影响水肥的吸收和输导来影响植物的生长。空气相对湿度或饱和差是影响植物吸水与蒸腾的重要因子之一。在相对湿度较小（饱和差较大）时，如土壤水分充足，则植物蒸腾较旺盛，植物生长较好。若较长时间空气湿度处于饱和条件下，植物生长将受抑制，导致谷物子粒的灌浆速度降低，棉花蕾铃脱落加重，棉子生命力降低和影响棉花采收质量等。相对湿度太小，会加重土壤干旱或引起大气干旱，特别在气温高而土壤水分缺乏的条件下，植物的水分平衡被破坏,水分入不敷出，会阻碍生长而造成减产。相对湿度和饱和差的高低，可制约某些植物花药开裂、花粉散落和萌发的时间，从而影响植物的授粉受精。影响植物生长的因素主
13、要有温度、湿度、土壤水分、光照度和CO2浓度等。研究发现温度对植物的影响占40，湿度占28，它们对植物的生长起主要作用。因此，本系统主要研究温度和湿度对植物的影响和智能化温室中对环境温湿度的调控。智能化温室控制系统，即根据植物生长发育的需要，通过传感器技术、微型计算机及单片机技术，自动测控温室的环境参数，其中包括温度、湿度、光照度等，使植物在不适宜生长发育的反季节中，获得适宜的环境条件，达到早熟、优质、高产的目的1。1.2 传感器技术发展现状1.2.1 传感器技术发展现状国标GB7665-87中将传感器定义为能够感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。作为现代科技的前
14、沿技术，传感器技术在国内外得到迅速发展，作为信息、采集的手段，传感器是现代高新科学技术发展的不可或缺的重要技术，世界上许多国家都将传感器技术作为现代科技发展的关键技术。我国在“十五”计划中把传感器微电子作为重点发展项目。传感器技术是信息、技术的二大基础之一，自80年代起就得到了世界各国的重视。在今后的发展中，新材料的开发、集成化、多功能化、智能化、加上技术微精细化、指标高精度化、性能高稳定、高可靠及网络化将成为传感器技术的研究重点。其中智能化和网络化体现了多种技术的结合，是当今国际研究热点之一。随着网络时代的进步和信息化程度的不断提高，计算机网络技术和智能传感技术的结合日趋紧密，并由此产生了智
15、能传感器网络技术2。从传感器技术的发展趋势来看，应当重视发展先进的传感器制造工艺技术，研制新型传感器产品。当前应当大力发展MEMS工艺和微传感器，集成工艺和集成传感器，智能化技术和智能传感器，网络化技术和网络传感器3。传感器的准确度、稳定性和可靠性以及数据处理能力一直是用户最为关心的问题。因此，长期以来人们不断致力于重新认识和发现新的物理、化学、生物现象，开发新材料，发展微细加工技术，以求在传感器硬件方面有更大的进展。系统自动化程度的提高和复杂性的增加，使以微型计算机为基础的测控系统需要传感器提供数据以做出实时决策，因而给传感器的综合精度、稳定可靠性和响应提出了越来越高的要求。目前，人们将微处理器智能技术和微机械加工技术(MEMS )应用于传感器，不再是仅依赖硬件的改进，而是用存放于微处理器中的功能强大的软件对系统进行非线性自动校正、自校零、自校准、自补偿、自检验、抑制噪声。此外，人工智能、专家系统、模糊逻辑、神经网络等也加强了对传感技术的影响，增强了传感器的“智能化”功
