基于单片机的相对湿度检测控制器设计.docx

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基于单片机的相对湿度检测控制器设计

摘要

随着科技的发达，以及人民生活水平的提高，人民室内生活环境不断改善，出现了空调、智能温度器、室内净化器等一系列改善人民生活条件的高科技产品。

然而这并不能满足人民越来越高的生活需求，有些人提出了湿度的要求，本设计就在此基础上，设计一种基于89C51单片机控制的智能湿度控制系统。

此系统采用了精密的检测电路（包刮精密对称方波发生器、对数放大及半波整流、温度补偿及温度自动校正及滤波电路等几部分电路组成），能够自动、准确检测环境空气的相对湿度,并将检测数据通过A/D转换后，送到处理器（AT89C51）中，然后通过软件的编程，将当前环境的相对湿度值转换为十进制数字后，再通过数码管来显示；而且，通过软件编程，再加上相应的控制电路（光电耦合及继电器等部分电路组成），设计出可以自动的调节当前环境的相对湿度：

当室内空气湿度过高时，控制系统自动启动抽风机，减少室内空气中的水蒸气，以达到降低空气湿度的目的；当室内空气湿度过低时，控制系统自动启动蒸汽机，增加空气的水蒸气，以达到增加湿度的目的，使空气湿度保持在理想的状态；键盘设置及调整湿度的初始值，另外在设计个过程当中，考虑了处理器抗干扰，加入了单片机监视电路。

通过对基于单片机的相对湿度控制器设计，加深对传感器技术及检测技术的了解，巩固对单片机知识的掌握，并系统的复习本专业所学过的知识。

关键词：

湿度检测，对数放大，湿度调节，温度补偿

Abstract

Withthedevelopmentofscienceandtechnology,theimprovementofandthelivingstandardsofthepeople,thepeopleareimprovingconstantlyinindoorlivingenvironment,theairconditioner,intellectualtemperaturedevice,high-techproductsofsuchpeople'slivingconditionsofaseriesofimprovementasthepurifyingdevice,etc.intheroomhaveappeared.Butthiscannotmeethigherandhigherlifedemandsofpeople,somepeopleproposethedemandforthehumidity,thistextisjustonthisbasis,designoneonthebasisofintellectualhumiditycontrolsystemwhich89C51MCUcontrolled.

Thissystemhasadoptedtheaccuratemeasuringcircuit（isitblowaccuratesymmetricalsquarewavegenerator,logarithmenlargeandhalfwaverectifier,temperaturecompensation,temperaturecorrectandstrainwavecircuitoddpartsofcircuitnottomakeupautomaticallytowrapup）,canmeasuretherelativehumidityofthesurroundingairautomaticallyandaccurately,andaftermeasuringthedataandchangingthroughA/D,senditintheprocessor（AT89C51）,Thenthroughtheprogrammingofthesoftware,afterchangingthevalueofrelativehumidityoftheenvironmentatpresentintothedecimaldigit,andtheninchargeofthenumbertoshow;And,throughsoftwareprogramming,inaddition,correspondingcontrolcircuit（suchsomecircuitasphotoelectriccouplingandrelay,etc.makeup）,designtherelativehumidityofthepresentenvironmentofregulationthatcanbeautomatic:

Whentheindoorairhumidityistoohigh,thecontrolsystemstartstheexhausterautomatically,reducethevaporintheindoorair,inordertoachievethegoalofreducingairhumidity;Whentheindoorairhumidityistoolow,thecontrolsystemstartsthesteamengineautomatically,increasethevaporoftheair,inordertoachievethegoalofincreasinghumidity,makestheairhumiditykeepatidealstate;Theinitialvalueofthehumiditythatthekeyboardissetupandadjusted,indesigningacourseinaddition,haveconsideredtheanti-interferenceoftheprocessor,monitoredthecircuitafterputtingintotheMCU.

Throughdesigningthecontrollerofrelativehumiditybasedonone-chipcomputer,strengthentheknowledgeofthetechnologyofthesensoranddetectiontechnique,theonesthatconsolidatedtoknowledgeoftheone-chipcomputerweremastered,andthesystematicknowledgethataspecialityhasbeenstudiedofreview.

Keyword:

humiditydetection,logarithmisenlarged,humiditycontrolandhumidityregulation,temperaturecompensation。

绪言

1.1课题背景

在工农业生产、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。

对于生物制药、食品加工、造纸等行业，准确的测量湿度更是至关重要的。

此外，湿度还直接影响到人们的舒适程度和身体健康，但在常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数。

这是因为测量湿度要比测量温度复杂得多，温度是个独立的被测量，而湿度却受其它因素的影响，湿度与大气压、温度呈函数关系[1]。

因此，用常规的方法测量湿度的误差可达±5%～±20%，此外，湿度的校准也是一个难题[2]。

过去用干湿球度计或毛发湿度计来测量、通过查表得到湿度的方法[3]，早已无法满足现代科技发展的需求。

干湿球湿度计和普通的湿度计并能用做标定，就是因为标定后的精度无法保证。

湿度的标定对环境条件要求十分严格，而在国外的湿度标定设备（例如过生产的MC741—HP型湿度校准仪），价格又十分昂贵。

本设计就是在此基础是，提出一种基于AT89C51单片机控制的比较简单而实用的湿度检测及控制方法[4]。

1.2课题研究的目的和意义

（1）讨论一种测量湿度的简单方法，利用我们常用的电子元器件来组成简单而实用的湿度检测电路，并在此基础上讨论湿度检测影响条件呵环境因数的作用以及湿度检测的精确性问题，。

（2）在湿度检测的基础上，简单了讨论湿度的控制问题，分析湿度调节的可行性以及怎么样调节的问题。

1.3国内外发展状况

早在18世纪人类就发明了干湿球湿度计，干湿球湿度计的准确度还取决于干球、湿球两支温度计本身的精度；湿度计必须处于通风状态：

只有纱布水套、水质、风速都满足一定要求时，才能达到规定的准确度。

干湿球湿度计的准确度只有5％一7％RH。

干湿球测湿法采用间接测量方法，通过测量干球、湿球的温度经过计算得到湿度值，因此对使用温度没有严格限制，在高温环境下测湿不会对传感器造成损坏。

干湿球测湿法的维护相当简单，在实际使用中，只需定期给湿球加水及更换湿球纱布即可。

与电子式湿度传感器相比，干湿球测湿法不会产生老化，精度下降等问题。

所以干湿球测湿方法更适合于在高温及恶劣环境的场合使用。

后来又出现了滴水法测量相对湿度[5]。

而电子式湿度传感器是近几十年，特别是近20年才迅速发展起来的。

湿度传感器生产厂在产品出厂前都要采用标准湿度发生器来逐支标定，电子式湿度传感器的准确度可以达到2％一3％RH。

电子湿度传感技术由于发展快，精确性高，误差小，现在得到了广泛的应用[6]。

近年来，随着电子芯片集成化、小型化速度的加快以及芯片制作技术的提高，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足的进步。

湿度传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化[7]、多参数检测以及的方向迅速发展，为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平[8]。

2系统设计方案的研究

2.1系统的控制特点与性能要求

2.1.1系统控制结构组成

湿度检测电路。

用于检测空气的湿度[9]。

微控制器。

采用ATMEL公司的89C51单片机，作为主控制器。

电源温压电路。

用于对输入的200V交流电压进行变压、整流。

键盘输入电路。

用于设定初始值等。

LED显示电路。

用于显示湿度[10]。

功率驱动电路（湿度调节电路）

图2.1系统结构图

2.1.2系统的性能特点

（1）自动检测室内空气的湿度。

（2）当室内空气湿度过高时，控制系统自动启动抽风机，减少室内空气中的水蒸气，以达到降低空气湿度的目的；当室内空气湿度过低时，控制系统自动启动蒸汽机，增加空气的水蒸气，以达到增加湿度的目的，使空气湿度保持在理想的状态[11]。

（3）数码管显示当前的湿度。

（4）键盘设置及调整湿度的初始值。

2.2系统的设计原理

该湿度控制系统由湿度检测电路[12]、CPU监控电路、显示电路、A/D转换电路、排风与加热控制电路和微处理器等组成，其中微处理器AT89C51是整个系统的控制核心，它的原理电路如图l所示。

工作原理如下：

湿度检测电路将当前环境湿度信号通过A/D转换后，送到处理器AT89C51中，然后处理器通过软件的运行，将当前湿度信号通过LED显示出来（显示相对湿度值）