專業(yè)綜合實習(xí)報告---溫濕度檢測

1、<p><b>　　《專業(yè)綜合實習(xí)》</b></p><p><b>　　報告</b></p><p>　　設(shè)計題目：溫濕度檢測</p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　年 級：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　摘 要 </b></p><p>　　溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)主要由溫濕度傳感器SHT10，AT89S52單片機和鍵盤顯示電路三部分組成，采用軟件編程。使其達(dá)到了整個系統(tǒng)的溫度測量誤差優(yōu)于0.5℃,相對濕度測量誤差優(yōu)于4%的預(yù)期指

3、標(biāo).</p><p>　　關(guān)鍵詞：溫度；濕度；傳感器；單片機</p><p>　　隨著科技的不斷發(fā)展，溫濕度的測量在倉儲管理、生產(chǎn)制造、氣象觀測、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究以及日常生活中被廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器一般不僅要設(shè)計信號調(diào)理電路,還要經(jīng)過復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過程,其測量精度難以保證，且在線性度、重復(fù)性、互換性、一致性等方面往往不盡人意。為了克服這些缺點，本設(shè)計采用瑞士Sensiri

4、on公司生產(chǎn)的具有I2C總線接口的單片全校準(zhǔn)數(shù)字式相對濕度和溫度傳感器SHT10，SHT10芯片傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。傳感器將CMOS芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)融合,為開發(fā)高集成度、高精度、高可靠性的溫濕度測控系統(tǒng)提供了解決方案。確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及全互換的特點。</p><p>　　1 溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計原理<

5、/p><p>　　1.1 溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)總體框圖</p><p><b>　　圖1總體框圖</b></p><p>　　該系統(tǒng)主要由AT89S52單片機系統(tǒng)，溫濕度采樣電路，鍵盤顯示電路等三部分組成。</p><p><b>　　1.2設(shè)計要求</b></p><p>　　本題

6、目是設(shè)計制作一個溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，基本功能是能夠檢測出室內(nèi)溫度和濕度；能夠顯示溫度、濕度。</p><p>　　1.3 總體方案論證</p><p>　　本題目需要重點研究的問題</p><p>　　1）.溫度及適度的數(shù)據(jù)采集</p><p>　　2）.程序的時序分析</p><p><b>　　解決問題的思路

7、：</b></p><p>　　方案一：采用傳統(tǒng)的傳感器將溫度赫和濕度轉(zhuǎn)換成模擬的電信號，然后進行線性補償。</p><p>　　方案二：采用現(xiàn)成的帶有A/D轉(zhuǎn)換功能的SHT10溫濕度傳感器直接輸出的數(shù)字信號，與單片機通信。SHT10傳感器默認(rèn)的測量溫度和相對濕度的分辨率分別為14位、12位,通過狀態(tài)寄存器可以降至12位、8位。濕度測量范圍是0～100%RH,對于12位的分辨率

8、為0.03%RH,測溫范圍為- 40℃～ + 123.18℃,對于14位的分辨率為0.01℃。其測量原理是首先利用兩只傳感器分別產(chǎn)生相對濕度、溫度的信號,然后經(jīng)過大,分別送至A /D轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換、校準(zhǔn)和糾錯,最后通過二線串行接口將相對濕度及溫度的數(shù)據(jù)送至微控器,再利用微控器完成非線性補償和溫度補償。</p><p>　　相比方案一和二，方案二的電路簡單易于操作。</p><p>　　

9、3）程序的流程圖分析</p><p>　　由于SHT10傳感器的驅(qū)動程序比較復(fù)雜，采用子程序調(diào)用的方法進行調(diào)試，在主程序中只進行函數(shù)調(diào)，這樣使得程序更加明了。</p><p><b>　　2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本設(shè)計的原理是一個基于單片機AT89S52與溫濕度傳感器等技術(shù)相結(jié)合主體，利用數(shù)字溫濕度傳感器SHT10 對環(huán)境溫

10、濕度進行檢測，實現(xiàn)對環(huán)境溫濕度的測控。將它的輸出由單片機的軟件對其進行校正處理，所得到的結(jié)果最終送給液晶顯示模塊1602進行顯示。設(shè)計原理圖如下：</p><p>　　2.1溫濕度傳感器 SHT10</p><p><b>　　產(chǎn)品概述</b></p><p>　　SHT1x(包括SHT10,SHT11和SHT15)屬于Sensirion溫濕度

11、傳感器家族中的貼片封裝系列。傳感器將傳感元件和信號處理電路集成在一塊微型電路板上，輸出完全標(biāo)定的數(shù)字信號。傳感器采用專利的CMOSens?技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，并在同一芯片上，與14位的A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實現(xiàn)無縫連接。因此，該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、響應(yīng)迅速、抗干擾能力強、性價比高等優(yōu)點。每個傳感器芯片都在極為精確的濕度腔室中進行標(biāo)定，

12、校準(zhǔn)系數(shù)以程序形式儲存在OTP內(nèi)存中，用于內(nèi)部的信號校準(zhǔn)。兩線制的串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)整，使外圍系統(tǒng)集成變得快速而簡單。微小的體積、極低的功耗，使SHT1x成為各類應(yīng)用的首選。SHT1X提供表貼LCC封裝，可以使用標(biāo)準(zhǔn)回流焊</p><p>　　接。同樣性能的傳感器還有插針型封裝（SHT7X）和柔性PCB封裝（SHTA1）</p><p><b>　　接口定義</b>

13、;</p><p><b>　　引腳名稱描述：</b></p><p><b>　　1 GND地</b></p><p>　　2 DATA串行數(shù)據(jù),雙向</p><p>　　3 SCK串行時鐘,輸入口</p><p><b>　　4 VDD電源</b>&

14、lt;/p><p><b>　　NC NC必須為空</b></p><p>　　電源引腳(VDD,GND)</p><p>　　SHT1x的供電電壓范圍為2.4-5.5V,建議供電電壓為3.3V。在電源引腳（VDD，GND）之間須加一個100nF的電容，用以去耦濾波。SHT1x的串行接口，在傳感器信號的讀取及電源損耗方面，都做了優(yōu)化處理；傳感器不能

15、按照I2C協(xié)議編址，但是，如果I2C總線上沒有掛接別的元件，傳感器可以連接到I2C總線上，但單片機必須按照傳感器的協(xié)議工作。圖10:典型應(yīng)用電路,包括上拉電阻RP和VDD與GND之間的去藕電容。.</p><p>　　串行時鐘輸入(SCK)SCK用于微處理器與SHT1x之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，因而不存在最小SCK頻率。</p><p>　　串行數(shù)據(jù)(DATA)</

16、p><p>　　DATA引腳為三態(tài)結(jié)構(gòu)，用于讀取傳感器數(shù)據(jù).當(dāng)向傳感器發(fā)送命令時,DATA在SCK上升沿有效且在SCK高電平時必須保持穩(wěn)定。DATA在SCK下降沿之后改變。為確保通訊安全，DATA的有效時間在SCK上升沿之前和下降沿之后應(yīng)該分別延長至TSU and THO–參見圖11。當(dāng)從傳感器讀取數(shù)據(jù)時,DATA TV在SCK變低以后有效，且維持到下一個SCK的下降沿。為避免信號沖突，微處理器應(yīng)驅(qū)動DATA在低電平

17、。需要一個外部的上拉電阻（例如：10kΩ）將信號提拉至高電平。上拉電阻通常已包含在微處理器的I/O電路中。詳細(xì)的I/O特性，參見表2。</p><p><b>　　電氣特性</b></p><p>　　電氣特性，如能耗，高、低電平，輸入、輸出電壓等，都取決于電源。表2詳細(xì)解釋了SHT1x的電氣特性，若沒有標(biāo)明，則表示供電電壓為5V。</p><p&

18、gt;　　2.2鍵盤及數(shù)字顯示部分 </p><p>　　設(shè)計中采用1602液晶顯示器，液晶顯示器程序編寫容易，下圖是液晶顯示器與單片機接口的原理圖。</p><p>　　在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下

19、幾種：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。 </p><p>　　在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口 、體積小、重量輕 、功耗低 、</p><p>　　1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： </p><p>　　顯示容量:16×2 個字符 </p><p>　　芯片工作電壓:4.5—5.5V

20、</p><p>　　工作電流:2.0mA(5.0V) </p><p>　　模塊最佳工作電壓:5.0V </p><p>　　字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm </p><p><b>　　引腳功能說明 </b></p><p>　　1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14

21、腳（無背光）或 16腳（帶背光）接口，</p><p>　　第 1 腳：VSS 為地電源。 </p><p>　　第 2 腳：VDD接 5V正電源。 </p><p>　　第 3 腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 </p><p&

22、gt;　　第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 </p><p>　　第 5 腳：R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng) RS和 R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 </p><p>　　第 6 腳：E端為使

23、能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 </p><p>　　第 7～14腳：D0～D7為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 </p><p>　　第 15腳：背光源正極。 </p><p>　　第 16腳：背光源負(fù)極。</p><p><b>　　3.軟件設(shè)計</b></p><p>　　

24、本次程序主要用C語言編程，較其他編程語言清楚，易懂。有主控程序和子程序組成。主要包括以下幾個模塊:</p><p>　　(1) 主程序初始化:主要完成系統(tǒng)上電后進行定時器和LED液晶模塊，通信電路的初始化。初始化完成后,系統(tǒng)將正常運行,并進行</p><p>　　(2) 鍵盤掃描、顯示子程序:提供人機信息交換接口，完成溫濕度的上下限值的設(shè)定與顯示功能。</p><p&g

25、t;　　濕度控制子程序：AT89S51比較溫濕度預(yù)設(shè)值和實際值的大小。</p><p><b>　　4.結(jié)論</b></p><p>　　該溫濕度測控系統(tǒng)采用SHT10為測量元件,大大簡化了軟硬件的設(shè)計,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊,調(diào)試安裝方便,性價比極高。且由于SHT10 的極好的性能特點,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和測量精度。SHT10是單片集成的數(shù)字溫濕度傳感器，所有信號的調(diào)理由

26、芯片完成，采用I2C 總線實現(xiàn)通信，并直接輸出數(shù)字信號。該系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單、檢測準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好，實現(xiàn)了對溫濕度參數(shù)的測控。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 軍勇,冀捐灶,楊寶強 基于AT89C2051的溫濕度控制儀 </p><p>　　[2] Sensirion 公司.SHT11 數(shù)據(jù)手冊.

27、 </p><p>　　[3] 孟臣, 李敏 溫濕度傳感器SHT11及其在單片機系統(tǒng)的應(yīng)用 </p><p>　　[4] 沙占友 集成化智能傳感器原理與應(yīng)用. 　</p><p>　　[5]   魏立峰 單片機原理與應(yīng)用技術(shù)[M].北京:北京大學(xué)出版社 </p><p>　　[6] 何小艇 電子系統(tǒng)設(shè)計.浙江

28、:浙江大學(xué)出版社</p><p>　　[7] 康光華.電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版) . 北京:高等教育出版社,2007年6月</p><p>　　[8] 王福瑞.單片微機測控系統(tǒng)設(shè)計大全[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1999.</p><p>　　[9] 譚浩強. C 程序設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,1999 年12 月第2 版</p>

29、<p>　　[10] 沈任元,吳勇.常用電子元器件手冊[M].機械工業(yè)出版社附錄</p><p>　　主函數(shù)（main.c）：</p><p>　　#include<tou.h></p><p>　　typedef union //定義共用同類型</p><p><b>　　{ </b>

30、</p><p>　　unsigned int i;</p><p><b>　　float f;</b></p><p><b>　　} value;</b></p><p><b>　　//延時函數(shù)</b></p><p>　　void delay(

31、int z)//z為毫秒數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=125;y>0;y--);</p><p><

32、b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsigned int temp,humi;</p><p>　　value humi_val,temp_val;//定義兩個共同體，一個用于濕度，一個用于溫度</p

33、><p>　　//float dew_point; //用于記錄露點值</p><p>　　unsigned char error; //用于檢驗是否出現(xiàn)錯誤</p><p>　　unsigned char checksum;//CRC </p><p>　　uchar wendu[6]; //用于記

34、錄溫度</p><p>　　uchar shidu[6]; //用于記錄濕度</p><p>　　LCD_Initial(); //初始化液晶 </p><p>　　GotoXY(0,0); //選擇溫度顯示位置</p><p>　　Print("TEMP: %C");

35、 //5格空格</p><p>　　GotoXY(0,1); //選擇濕度顯示位置</p><p>　　Print("HUMI: %RH"); //5格空格</p><p>　　s_connectionreset(); //啟動連接復(fù)位</p><p><b>　

36、　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　error=0; //初始化error=0，即沒有錯誤</p><p>　　error+=s_measure((unsigned char*)&temp_val.i,&checksum,TEMP); //溫度測量&l

37、t;/p><p>　　error+=s_measure((unsigned char*)&humi_val.i,&checksum,HUMI); //濕度測量</p><p>　　if(error!=0) s_connectionreset(); ////如果發(fā)生錯誤，系統(tǒng)復(fù)位</p><p><b>　　els

38、e</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　humi_val.f=(float)humi_val.i; //轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)</p><p>　　temp_val.f=(float)temp_val.i; //轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)</p&

39、gt;<p>　　calc_sth10(&humi_val.f,&temp_val.f); //修正相對濕度及溫度</p><p>　　// dew_point=calc_dewpoint(humi_val.f,temp_val.f); //計算e dew_point</p><p>　　temp=temp_val.f*10;&l

40、t;/p><p>　　humi=humi_val.f*10;</p><p>　　GotoXY(5,0);//設(shè)置溫度顯示位置</p><p>　　wendu[0]=temp/1000+'0'; //溫度百位 </p><p>　　wendu[1]=temp%1000/100+'0';

41、 //溫度十位</p><p>　　wendu[2]=temp%100/10+'0';//溫度個位</p><p>　　wendu[3]=0x2E;//小數(shù)點</p><p>　　wendu[4]=temp%10+'0';//溫度小數(shù)點后第一位</p><p>　　Print

42、(wendu);//輸出溫度 </p><p>　　GotoXY(5,1);//設(shè)置濕度顯示位置 </p><p>　　shidu[0]=humi/1000+'0'; //濕度百位</p><p>　　shidu[1]=humi%1000/100+'0'; //濕度十

43、位</p><p>　　shidu[2]=humi%100/10+'0';//濕度個位</p><p>　　shidu[3]=0x2E;//小數(shù)點</p><p>　　shidu[4]=humi%10+'0';//濕度小數(shù)點后第一位</p><p>　　Print(shidu);

44、//輸出濕度 </p><p><b>　　} </b></p><p>　　delay(800); //等待足夠長的時間，以現(xiàn)行下一次轉(zhuǎn)換 </p><p><b>　　}</b></p><