温湿度检测仪的设计摘要温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系,同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数。
随着社会经济的发展,人们对环境中的温度和湿度的要求也越来越高,尤其是在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门,经常需要对环境中的湿度和温度进行严格的测量及控制。
因此,设计出一个精确、稳定、实时测量出环境温湿度的实用型温湿度检测仪显得尤为重要。
本温湿度检测仪以STC89C51单片机为核心控制芯片,该芯片具有低功耗,高速,高可靠,功能稳定,响应速度快等优点。
系统采用集温湿度传感器与A/D转换器为一体的SHT11芯片采集环境中的温湿度,键盘输入电路与LCD显示电路实现人机对话的功能。
此外,在通信方面使用RS-232串行数据接口与计算机进行数据传输。
软件部分则采用模块化的方法将其分成几个部分,然后逐模块设计程序,用汇编语言来实现,最终使各部分结合起来协调工作。
该温湿度检测仪结构简单,能够完成温湿度检测,实现主要的温湿度检测功能。
关键词:单片机,传感器,温湿度,LCDDETECTING INSTRUMENT FOR TEMPERATURE ANDHUMIDITYABSTRACTTemperature, humidity are closely related to human production and life, and they are also the most common basic process parameters of the industrial production. With the development of social economy, the requirements in environmental temperature and humidity are also getting higher and higher, especially in the industrial and agricultural production, weather, environmental protection, national defense, scientific research, aerospace and other departments,in which fields we often need to measure and control the temperature and humidity in the environment strictly. Therefore, the design of an accurate, stable, real-time practical temperature and humidity detector to measure the temperature and humidity is particularly important.The temperature and humidity detector uses STC89C51 microcontroller as the core control chip. the chip has the advantages of low power, high speed, high reliability, stable function, fast response, and so on. System uses SHT11 chip integrated with temperature and humidity sensors and A / D converter to collect the temperature and humidity information of the environment. The keyboard input circuit and LCD display circuit are used to realize the man-machine conversation function. In addition, in the area of communications. RS-232 serial data interface is used for data transfer with the computer. Software part will be divided into several partsuses using the modular approach , and then design procedures module by module, using assembly language to achieve, and finally combine the various parts for coordination.The structure of the temperature and humidity detector is simple, able to complete the temperature and humidity testing, to achieve the main function oftemperature and humidity detection.KEY WORDS:Microcontroller,Sensors,Temperature and Humidity,LCD前言 (1)第1章温湿度检测仪的总体设计 (2)§1.1 主要性能指标及其工作原理 (2)§1.2 总体硬件设计 (2)第2章温湿度检测仪的硬件电路设计 (5)§2.1 温湿度检测仪的单片机电路设计 (5)§2.2 温湿度检测电路的设计 (6)§2.3 LCD液晶显示电路的设计 (9)§2.4 电源电路的设计 (11)§2.5 键盘电路设计 (12)§2.6 RS232串行通信接口电路 (12)第3章温湿度检测仪的软件设计 (15)§3.1 主程序模块设计 (15)§3.2 温湿度检测模块的程序设计 (16)§3.3 键盘扫描程序设计 (18)§3.4 LCD显示模块程序设计 (19)§3.5 温度和湿度值的计算 (20)参考文献 (24)致谢 (26)电子技术的飞速发展,给人类的生活带来了根本的的变革,特别是随着大规模集成电路的产生而出现了微型计算机,更是将人类社会带入了一个新的时代。
利用微机的强大功能。
人们可以完成各种各样的控制。
温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系,在科研、农业、暖通、纺织、机房、航空航天、电力等工业部门对产品质量的要求越来越高,对环境温、湿度的控制以及对工业材料的水分值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一。
随着科技的进步,检测仪表也向着智能化、小型化、低功耗的方向发展。
在这个发展过程中,以单片机为核心控制器的温湿度检测以体积小、操作简单、性能稳定、测量精度高等诸多优点正逐步进入生产生活的各个方面。
本设计首先根据实际生产生活的需要提出温湿度检测仪的功能要求,然后由这些具体要求设计出了硬件原理图,采用模块化的方法先将整个系统分成若干部分,然后逐模块进行硬件和软件设计,最后将各部分结合起来协调工作。
它是利用单片机的在控制方面的突出优点,并综合运用现代检测技术、微控制技术、数据处理和通信技术以及LCD显示技术而设计的。
可以实时、准确的测量环境中的温度和相对湿度。
论文第一章主要介绍了温湿度检测仪的整体方案设计,第二章主要介绍了温湿度检测仪的硬件电路设计,重点介绍单片机系统和温湿度检测电路,第三章主要介绍温湿度检测仪的软件设计。
第1章温湿度检测仪的总体设计温度和湿度是重要的环境参数,在很多方面都起着重要的作用。
本文中的基于STC89C51单片机的湿度检测仪就是针对这一需求而设计的,它综合运用了检测技术、数据处理和通信技术以及LCD显示技术,可以实时、准确的测量环境中的温度和相对湿度,并且可以和PC机进行通信,作为温湿度记录仪使用。
在此设计过程中,我们综合分析了不同用户在不同场合的不同需求,并且借鉴了国内外同类仪表设计的经验,经研究之后,采用了STC89C51单片机为核心控制器件,以高灵敏度温湿度传感器SHT11作为数据获取元件,以LCD数码管作为显示设备的方案。
它的设计过程主要包含硬件设计和软件设计两大过程,以下是该温湿度检测仪设计的大概过程。
§1.1主要性能指标及其工作原理1、检测仪的主要性能指标:1.湿度检测范围:0~100%,温度检测范围:-10~60℃。
2.湿度检测精度:±5%,温度检测精度:≤1℃。
3.能数字显示温湿度检测结果。
4.电源:DC9V±10%。
5.工作环境温度≤123.8℃,工作环境湿度≤100%。
2、基本工作原理:首先,温湿度传感器SHT11分别采集温湿度信号并将模拟信号转换成数字信号。
然后,加载有相应程序的STC89C51单片机定时采集温度测量电路电压信号和相对湿度测量电路输出的频率信号,并对湿度的频率进行线性化处理和温度补偿,从而获得温度和相对湿度数据,分别将这些数据存储于数据存储器中。
最后,将数据存储器中的有关温湿度数据送LED显示屏显示。
可通过键盘电路来选择检测湿度或者检测温度,也可以自动检测温度和湿度,并分单次检测和连续检测。
§1.2总体硬件设计本数字温湿度检测仪利用STC89C51单片机系统、温湿度传感器SHT11、热敏电阻和显示器件LCD1602。
传感器采集现场温度及湿度,自身经过A/D转换后将数据送至单片机运算处理,并将处理后的数据送液晶显示器显示,以此实现实时温度和湿度的检测。
整个硬件系统的框图如下所示:图1-1 硬件电路框图电源电路为单片机的正常工作提供稳定可靠的电压。
键盘输入电路与LCD显示电路实现人机对话的功能,可通过键盘设置是否进行温度和湿度的检测。
RS-232接口电路与PC机的串行口联接,实现通信功能。
温湿度检测模块包括温湿度传感器的温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换和加热器等。
§1.3 总体软件设计本检测仪的软件设计采用模块化的设计方法,按各模块的功能要求运用汇编语言进行编程。
检测仪的应用软件系统包括:主程序模块、温湿度检测模块、键盘和显示模块以及串行通信模块等。
主程序的内容包括:主程序的起始地址,中断服务程序的起始地址,有关内存单元及相关部件的初始化和一些子程序。