课程设计任务书 2011/2012 学年 题目： 温湿度双参数测试仪设计 学校： 中北大学 学院： 信息与通信工程学院 姓 名： 目录引言................................................................11. 整体设计..........................................................22. 仿真软件..........................................................3 2.1 Proteus简介...................................................3 2.2 KEIL C51编辑器简介............................................33. 方案一DS18B20和HS1101测温湿系统设计..............................5 3.1 DS18B20温度传感器.............................................53.1.1 DS18B20工作原理...........................................53.1.2 DS18B20性能特点...........................................53.1.3 DS18B20引脚功能...........................................53.1.4 DS18B20内部结构功能图.....................................6 3.2 LCD1602液晶显示器.............................................63.2.1 LCD1602液晶显示器工作原理.................................63.2.2 LCD1602主要技术参数.......................................63.2.3 LCD1602引脚功能说明.......................................7 3.3 DS18B20测温原理图.............................................73.3.1 DS18B20在Altium Designer上测温原理图.....................73.3.2 DS18B20在Proteus上测温原理图.............................8 3.4 DS18B20测温仿真结果...........................................8 3.5 HST1101湿度测量设计...........................................93.5.1 HST1101湿度传感器工作原理.................................93.5.2 NE555时基电路............................................10 3.6 HST1101湿度测量电路原理图....................................11 3.7 HST1101湿度测量电路仿真图....................................114. 方案二SHT11温湿度测试系统设计...................................12 4.1 SHT11温湿度传感器简介........................................12 4.2 SHT11引脚功能................................................12 4.3 SHT11内部结构及功能引脚......................................13 4.4 SHT11应用设计................................................144.4.1 SHT11 硬件设计...........................................144.4.2 SHT11 软件设计...........................................144.4.3 SHT11湿度线性补偿和温度补偿..............................154.4.4 SHT11湿度值输出..........................................164.4.5 SHT11露点输出............................................16 4.5 SHT11温湿度测试原理图........................................17 4.6 SHT11温湿度测试软件仿真图....................................17 4.7 SHT11温湿度测试硬件仿真图....................................185. 方案比较.........................................................186. 总结.............................................................19参考文献...........................................................20程序附录...........................................................21 引言 工业生产中有些场合需要使用精密的机台设备，这些设备的精密度高、价格高，因此为了保证产品的质量及机台的使用寿命，对其环境的要求也很高，尤其的是对温度、湿度的控制。
随着信息产业的发展及工业化的进步,温度和湿度不仅仅表现在工业等方面直接或间接影响着人类基本生活条件, 还表现在对工生物制品、医药卫生、科学研究、国防建设等方面的影响针对以上情况，研制可靠且实用的温湿度控制器显得非常重要常用温湿度传感器的非线性输出及一致性较差，使温湿度的测量方法和手段相对较复杂，且给电路的调试带来很大的困难传统的温湿度测量多采用模拟小信号传感器，不仅信号调理电路复杂，且温湿度值的标定过程也极其复杂，并需要使用昂贵的标定仪器设备因此对于温湿度控制器的设计有着很大的现实生产意义本文设计的是基于单片机AT89C51的温湿度检测和控制系统，主要以广泛应用的DS18B20数字温度传感器和HS1101湿度传感器作为温度和湿度的检测，该仪器具有测量精度高、硬件电路简单、并能很好的进行显示，可测试不同环境温湿度的特点另外和控制电路相连，可以进行加湿电路和除湿电路的控制，使温度和湿度参数在预先设定的范围内，不需要人的直接参与以及新型的和广泛使用的SHTxx系列单芯片传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D模拟数字转换芯片的性能，我设计了以单片机为核心的一套检测系统，其中包括单片机、复位电路、温度检测、湿度检测、与PC机通信、系统软件等部分的设计。
关键词： AT89C51单片机、DS18B20温度传感器、 HS1101湿度传感器、 SHT11温湿度传感器、 1、整体设计 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比采用电子或数字电路更加强大基于单片机的温湿度控制仪的设计，本设计实现的是单片机温湿度测量与控制系统，通过LCD或LED显示所测量的温湿度,是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D模拟数字转换芯片的性能，我设计了以单片机为核心的一套检测系统，其中包括单片机、复位电路、温度检测、湿度检测、与PC机通信、系统软件等部分的设计从总体上设计了两种方案来实现温湿度双参数测试设计方案一：采用将温度和湿度分开测量，其中温度传感器选用DALASS公司的数字温度传感器DS18B20，可以与单片机直接相连湿度传感器选用HS1101电容式湿度传感器，湿度的变化可以转化为频率的变化，湿度越高，频率越小，外加一个555定时器便可以将电容的变化转变为频率的变化，产生一定频率的方波，直接与单片机的定时器1相连，便可以测出方波的频率，进而便可以得到湿度值。
由于DS18B20采用单总线方式，在进行多点测量的时候将非常易于扩展，不需要添加任何器件，将所有传感器直接与单片机IO口连接即可采用液晶显示器LCD1602显示所测温度和湿度方案二：采用将温度和湿度一起测量，即用一个集成的温湿度传感器SHT11来方便实现温湿度传感器SHT11将温度感测、湿度感测、信号变换、A／D转换和加热器等功能集成到一个芯片上，该芯片包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号，该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大，然后进入一个14位的A／D转换器，最后经过二线串行数字接口输出数字信号采用数码管显示所测温度和湿度 2、仿真软件介绍本次设计用到了proteus和keil c51两种软件，两者能完美的结合在一起，实现虚拟的实物效果，为以后的实物焊接提供了保障2.1 Proteus简介 Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件，Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示。