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1、传感器与检测技术课程设计摘要生活上，合适的空气湿度有益于人们的身体健康；工业上，芯片的封装，设备的维护以及工厂的装配等，都需要在合适的湿度下进行。该课题对空气的湿度进行研究，采用单片机和湿度模块组成的湿度控制系统，对环境的湿度进行数据采集、处理。系统通过测量当前环境的绝对湿度，及时、精确地了解空气湿度的变化，并将当时绝对湿度值与预设的上下限值进行比较，如果不在合适的空气湿度范围内，系统会自动发出报警。关键词：单片机；湿度传感器；DHT11湿度传感器AbstractLife, moderate air humidity is beneficial to peoples health; indus
2、trial, chip packaging, equipment maintenance and factory assembly, under the appropriate humidity. The subject of air humidity research, uses the monolithic integrated circuit and the humidity modules of humidity control system, the environment humidity data acquisition and processing. The system is
3、 adopted to measure the absolute humidity of the environment, timely, accurately understanding changes in the humidity of the air, and then the absolute humidity value with a preset upper and lower limit values are compared, if not in the range of suitable air humidity, the system will alarm automat
4、ically.Key words: single chip microcomputer; humidity sensor; DHT11 humidity sensorI目录1绪论51.1 目的及意义51.2 发展状况52 系统的整体设计52.1 设计内容52.2 系统完成的技术指标62.3 系统构成与框图62.4 系统设计73 硬件设计73.1 STC89C52简介73.2 DHT11湿度检测模块93.2.1 湿度检测模块选择思路93.2.2DHT11湿度模块93.3 液晶显示模块103.4 报警模块113.5 按键输入模块123.6 电路的排版连线设计124 软件设计134.1 总程序流程图
5、134.1.1 温湿度DHT11程序144.1.2 LCD1602液晶程序154.2 程序设计154.3 串口通信154.4 上位机的程序设计164.4.1面向对象的编程164.4.2 上位机图形窗口164.4.3 上位机流程174.4.4 主要程序代码175 系统调试175.1 硬件调试175.2 软件调试17参考文献18附录19附录一 程序19附录二 上位机程序34附录三 串口通信程序38附录四 元器件清单41附录五 硬件原理图42附录六 仿真图43附录七 PCB版图44附录八 上位机图形窗口4531绪论1.1 目的及意义在工农业生产和日常生活中，对湿度的测量及控制始终占据着重要地位。在现
6、代农业大棚种植或是室内畜牧业、气象、环保、国防、科研、航天以及现代生活的各个方面，经常需要对环境湿度进行测量及控制。本设计就在此基础上，设计一种基于STC89C52单片机控制的智能湿度检测系统。1.2 发展状况进入21世纪后，特别在我国加入WTO后，国内产品面临巨大挑战。各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。例如纺织行业，温湿度是影响纺织品质量的重要因素，但纺织企业对温湿度的测控手段仍很粗糙，十分落后，绝大多数仍在使用干湿球湿度计，采用人工观测，人工调节阀门、风机的方法，其控制效果可想而知。制药行业里也基本如此。而在食品行业里，则基本上凭经验，很少有人使用湿度
7、传感器。值得一提的是，随着农业向产业化发展，许多农民意识到必需摆脱落后的传统耕作、养殖方式，采用现代科学技术来应付进口农产品的挑战，并打进国外市场。各地建立了越来越多的新型温室大棚，种植反季节蔬菜，花卉；养殖业对环境的测控也日感迫切。但目前，在湿度测试领域大部分湿敏元件性能还只能使用在通常温度环境下。在需要特殊环境下测湿的应用场合大部分国内包括许多国外湿度传感器都会“皱起眉头”！例如在上面提到纺织印染行业，食品行业，耐高温材料行业等，都需要在高温情况下测量湿度。一般情况下，印染行业在纱锭烘干中，温度能达到120摄氏度或更高温度；在食品行业中，食物的烘烤温度能达到80-200摄氏度左右；耐高温材
8、料，如陶瓷过滤器的烘干等能达到200摄氏度以上。在这些情况下，普通的湿度传感器是很难测量的。2 系统的整体设计2.1 设计内容本次设计分为两个内容：硬件部分、软件部分。硬件以单片机为核心，配以湿度模块电路、键盘电路、数模转换电路、显示电路和报警电路。主要实现以下功能：（1）通过湿度模块电路对环境的湿度进行数据采集；（2）通过单片机对采集的数据进行处理；（3）当环境湿度低于或者高于设置湿度时启动报警。湿度检测系统是一个智能化的系统，它的软件主要实现功能：（1）单片机能够控制湿度模块对空气的湿度进行采样；（2）把采集的数据通过单片机处理，再以十进制的形式显示出来；（3）按键和显示电路可对设置的报警
9、上下限值进行更改，并通过显示电路显示出来。2.2 系统完成的技术指标（1）实时显示绝对湿度，系统的精度为10mg/L；（2）采用3位数码管进行湿度显示；（3）显示报警上限值为180mg/L，下限值为90mg/L；（4）湿度超过上下限湿度时进行报警；（5）数码管采用动态显示方式。2.3 系统构成与框图本次设计的系统框图见图1.1所示。图1.1系统框图单片机控制湿度模块AM1001对环境的湿度进行检测并通过单片机处理用数码管显示出来，键盘电路可设置报警的上下限值，当环境湿度高于上限或者低于下限报警值时，启动报警电路，即蜂鸣器响。2.4 系统设计（1）设计之前，查找资料。先对湿度的概念进行了解，并了
10、解一些湿度传感器的工作原理。空气湿度是指空气潮湿的程度，可用相对湿度(RH)表示。相对湿度是指空气实际所含水蒸气密度和同温下饱和水蒸气密度的百分比值。人体在室内感觉舒适的最佳相对湿度是，495l，相对湿度过低或过高，对人体都不适甚至有害。 绝对湿度是一定体积的空气中含有的水蒸气的质量，一般其单位是克/立方米。绝对湿度的最大限度是饱和状态下的最高湿度。绝对湿度只有与温度一起才有意义，因为空气中能够含有的湿度的量随温度而变化，在不同的温度中绝对湿度也不同，因为随着温度的变化空气的体积也要发生变化。但绝对湿度越靠近最高湿度，它随温度的变化就越小。 （2）分析系统的主要性能； （3）对整个电路的流程进
11、行分析； （4）硬件的准备以及焊接； （5）用c语言进行软件的编写并仿真； （6）将硬件和软件进行系统仿真直至完成设计。3 硬件设计3.1 STC89C52简介图 1.2 STC89C52本次设计所使用的单片机如图1.2所示。STC89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的STC89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 S
12、TC89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线。STC89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 主要功能特性uu（1）兼容MCS51指令系统u u（2）8k可反复擦写(1000次）Flash ROM uu（3）32个双向I/O口 u（4）256x8bit内部RAM uu（5）3个16位可编程定时/计数器中断u（6）时钟频率0-24MHz uu（7）2个串行中断uu（8）可编程UART串行通道 uu（9）2个外部中断源uu（10）共8个中断源
13、uu（11）2个读写中断口线 uu（12）3级加密位 uu（13）低功耗空闲和掉电模式u（14）软件设置睡眠和唤醒功能引脚简介： （1）VCC（40脚），接5V电源正端 GND（20脚），接5V电源地端 （2）XTAL1（19脚），接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时，此引脚应接地。 XTAL2（18脚），接外部晶振的另一个引脚。在片内接至反相放大器的输出端和内部时钟电路的输入端。当采用外部振荡器时，此脚接外部振荡器的输出端。 （3）控制信号线 RESET（9脚）：复位信号输入端，复位/掉电时内部RAM的备用电源输入端。 ALE（30脚）：地址锁存
14、允许/编程脉冲输入，用ALE锁存从P0口输出的低8位地址。在对片内EPROM编程时，编程脉冲由此输入。 PSEN（29脚）：外部程序存储器读选通信号，低电平有效。 EA（31脚）：访问外部存储器允许/编程电压输入。EA为高电平时，访问内部存储器；低电平时，访问外部存储器。3.2 DHT11湿度检测模块图 1.3 DHT11湿度模块检测模块如图1.3所示。3.2.1 湿度检测模块选择思路要对当前环境湿度进行检测，并且需要和单片机结合，最好便是用传感器来检测环境湿度，通过单片机进行数据处理后显示出来。传感器的选择需要精度高，而且便于单片机控制。3.2.2DHT11湿度模块本次设计使用DHT11湿度传感器。DHT11湿度模块，是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此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。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的
