基于单片机的环境温湿度光照度检测装置设计毕业设计Word下载.docx

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Theresearchprojectsistoprovidepeopleaninstrumentswithareal-timeinformationaboutthequalityoftheenvironment,includingtemperature,humidity,lightintensity,sothatpeoplecanbeinformedinatimelymannerandmakeappropriateadjustments.

Inthispaper,asacontrolSTC89C52microcontrollercoretoachievethedesignoftherighttemperatureandhumiditytesting,lightintensitydetectioncircuitandLCDdisplayreal-timehardwareandsoon.Therealizationofitsfunctionsmainlythroughsoftwareprogrammingtocomplete,whichnotonlyreducesthehardwarecircuitcomplexityanditscost,butalsotocomplexhardwarecircuitsdifficulttoachievethetask.Usingofnewlow-powermicro-sensors,temperaturesensors18B20,humiditysensorsDHT11,illuminationsensorTSL2561,toachievetheenvironmentaltemperature,humidityandlightintensitythreeparametersoftheacquisition,storage,displayandotherfunctions.inaddition,thesystemalsohasalarmfunctions,whendatacollectedofthesensorisnotwithinthescopesettedbytheuser,thebuzzerwillalarmtoalerttheuser.Thesystemisreliable,simpleandcost-effective.

Keywords:

STC89C52microcontroller,temperature,humidity,light,theliquidcrystaldisplay,alarmfunction

第一章绪论

1.1选题背景及意义

温度、湿度、光照度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工农业生产中最常见最基本的工艺参数，例如农业上农作物的生长离不开对温度、湿度，特别是光照度的检测与控制，机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度、湿度的检测与控制，并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注，而空气中温湿度、光照强度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度、湿度及光照度的检测及控制就非常有必要了。

温度、湿度、光照度是工业农业生产不可缺少的因素，但传统的方法是用温度表、毛发湿度表、双金属式测量计、人对光照的感觉、观测植物的生长情况等手段，通过人工进行检测，对不符合温度、湿度、光照度要求的环境进行通风、去湿、降温、采光等工作。

这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的误差大，随机性大。

含有微型计算机或微处理器的测量仪器，由于它拥有对数据存储，运算逻辑判断及自动化的功能，有着智能作用。

随着生产的发展，一个低成本和具有较高精度的环境测量仪在许多领域会代替人工操作，自动控制各种仪器调整环境温度湿度光照度。

目前市场上普遍存在的环境检测仪器大都是单点测量，而且温湿度、光照度信息传递不及时，精度达不到要求，不利于控制者根据温度、湿度、光照度变化及时做出决定，为此，本设计开发了一种能够同时测量多点，并实时性高、精度高，能够综合处理多点温湿度、光照度信息的检测产品。

总之，环境温湿度与光照强度的检测的设计和开发具有非常大的市场前景和实用价值。

1.2传感器介绍

1.2.1温度传感器

集成温度传感器是目前应用范围最广、使用最普及的一种全集成化传感器。

其种类很多，大致可分为以下5类：

1、模拟集成温度传感器；

2、模拟集成温度控制器；

3、智能温度传感器；

4、通用智能温度控制器；

5、微机散热保护专用的智能温度控制器。

集成温度传感器的主要应用领域有以下3个方面：

1.温度测量：

可以构成数字温度计、温度变送器、温度巡回检测仪、智能化温度检测系统及网络化测温系统。

2.温度控制：

适用于智能化温度测控系统、工业过程控制、现场可编程温度控制系统、环境温度监测及报警系统、中央空调、风扇温控电路、微处理器及微机系统的过热保护装置、现代办公设备、电信设备、服务器中的温度测控系统、电池充电器的过热保护电路、音频功率放大器的过热保护电路及家用电器。

3.特殊应用：

例如，热电偶冷端温度补偿、测量温差、测量平均温度、测量温度场、电子密码锁（仅对内含64位ROM的单线总线智能温度传感器而言）及液晶显示器表面温度监测等。

模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。

模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。

它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。

智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。

它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶。

目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。

智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。

有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）[1]。

智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU），并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。

进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器，采用的是8位A/D转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到1℃。

目前，国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是9~12位A/D转换器，分辨力一般可达0.5~0.0625℃。

由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨力智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其分辨力高达0.03125℃，测温精度为±

0.2℃。

为了提高多通道智能温度传感器的转换速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。

以AD7817型5通道智能温度传感器为例，它对本地传感器、每一路远程传感器的转换时间分别仅为27μs、9μs。

新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。

例如，DS1629型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟（RTC），使其功能更加完善。

DS1624还增加了存储功能，利用芯片内部256字节的E2PROM存储器，可存储用户的短信息。

另外，智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展，这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。

智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采用的总线主要有单线总线、I2C总线、SMBus总线和SPI总线[2]。

1.2.2湿度传感器

湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。

湿度传感器主要分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片上涂覆感湿材料形成感湿膜。

空气中的水蒸汽吸附在感湿材料上后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。

近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了较大的发展。

湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展[3]。

国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度，需要在这方面作深入的了解。

现在国内市场上出现了不少国内外湿度传感器产品，电容式湿敏元件较为多见，感湿材料种类主要为高分子聚合物，氯化锂和金属氧化物。

湿敏元件是最简单的湿度传感器。

湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。

湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。

湿敏电阻的优点是灵敏度高，主要缺点是线性度和产品的互换性差。

湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。

当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。

湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些[4]。

国外生产湿敏电容的主厂家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。

以Humirel公司生产的SH1100型湿敏电容为例，其测量范围是（1%~99%）RH，在55%RH时的电容量为180pF（典型值）。

当相对湿度从0变化到100%时，电容量的变化范围是163pF~202pF。

温度系数为0.04pF/℃，湿度滞后量为±

1.5%，响应时间为5s。

除电阻式、电容式湿敏元件之外，还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件（利用感湿膜重量的变化来改变振荡频率）、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。

湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。

目前，国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为Honeywell公司（HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型），Humirel公司（HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型），Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。

这些产品可分成以下三种类型：

（1）线性电压输出式集成湿度传感器；

典型产品有HIH3605/