基于单片机的多点温湿度检测系统设计光电信息工程专业毕业设计毕业论文.docx

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基于单片机的多点温湿度检测系统设计光电信息工程专业毕业设计毕业论文

本科毕业设计（论文）

题目：

基于单片机的多点温湿度检测系统设计

院（系）光电工程学院

专业光电信息工程

班级070107

姓名苏波

学号070107113

导师刘宝元

2011年6月10日

基于单片机的多点温湿度检测系统设计

摘要

温湿度在线监控系统的应用是非常广泛的，例如，粮库、机房、档案馆等场所。

在这些场所，必须控制温度及相对湿度这两个物理量在一定的范围内，不能过高，也不能过低。

由于粮库、机房、档案馆等场所对于温湿度的特殊要求，这些地点需要装有温湿度在线监控系统，由用户根据环境要求设定系统的温湿度阈值，当系统监测到的温湿度值超过阈值时，自动启动空气温湿度调节设备；当环境温湿度值降到设定范围内，温湿度调节设备停止工作。

本文设计的多通道温、湿度检测系统利用单片机AT89C51作控制器,采用数字式传感器进行温湿度测量,实现多地点的温、湿度实时检测和显示功能,能方便地应用于各种温湿度检测场合。

关键词：

仓库机房，温湿度传感器，单片机AT89S52

Abstract

Temperatureandhumidity-linemonitoringandcontrolsystemisveryextensive,forexample,grainstorage,engineroom,archivesandotherplaces.Intheseplaces,mustcontrolthetemperatureandrelativehumidityofthesetwophysicalquantitiesinacertainrange,nottoohigh,nortoolow.Thegraindepots,engineroom,archivesandotherplacesspecialrequirementsfortemperatureandhumidity,thesesitesrequireonlinemonitoringsystemequippedwithtemperatureandhumidity,accordingtoenvironmentalrequirementssetbytheusersystem,thethresholdtemperatureandhumidity,Whenthesystemdetectsthetemperatureandhumidityvalueexceedsthethresholdvalue,automaticallyactivatedairtemperatureandhumidityconditioning;Whentheambienttemperatureandhumidityvaluesdowntosettherange,temperatureandhumidityconditioningstoppedworking.

Thisdesignofmulti-channeltemperatureandhumiditydetectionsystemusingmicrocontrollerAT89C51asthecontroller,theuseofdigitalsensorfortemperatureandhumiditymeasurements,multi-sitetemperature,humidity,anddisplayreal-timedetectioncanbeeasilyappliedtoavarietyoftemperatureandhumiditytestingoccasions.

Keywords:

storageroom,temperatureandhumiditysensors,microcontrollerAT89S52

摘要...................................................................I

Abstract.............................................................II

1绪论

1.1研究背景及意义

防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容，是衡量仓库管理质量的重要指标。

它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。

为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。

但传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。

这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。

因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。

湿度和温度是众多领域中需要检测的重要环境参数。

不仅在工业、现代农业，还是在气象卫星、仓库保管等领域，对温度和湿度的测量都是随处可见的。

对温度和湿度的测量与监控也是十分有意义的。

对湿度和温度进行合理有效的调控不仅可以节约能源还更有利各行业安全健康的发展。

温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。

温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。

因此对温度的检测的意义就越来越大。

温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中，得到了广泛应用。

在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的监控，以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才能够得到充分的保证。

使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，从而提高企业的生产效率。

仓库储藏领域必须对湿度和温度进行检测与控制。

国家的储备粮仓库对温度湿度控制更是非常严格的。

如果储藏粮油等副食品地方的湿度过大、温度过高，就容易导致储藏的粮食发霉变质。

这些地方的温湿度一旦出现问题，不仅仅是粮食资源的浪费，更关乎到市场供应、社会秩序的安全与稳定。

故而，需要定期的对仓库内的温湿度值进行监测。

1.2国内外发展情况

温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。

温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。

从17世纪初人们开始利用温度进行测量。

在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。

与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。

近年来，国内外在湿度和温度传感器研发领域取得了长足进步。

温湿传感器正从结构复杂、功能简单向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代温湿度测控系统创造了有利条件，也将温度、湿度测量技术提高到新的水平。

国内测量温湿度常采用的主要方法有:

“温—阻”法和“湿—阻”法,即采用电阻型的温湿度传感器,利用其阻值随温湿度的变化测定空气的温度和相对湿度。

受传感

器灵敏度的限制,这类温湿度仪器的精度不可能很高,一般条件下还可以满足需要,但

是在环境实验设备等对精度要求颇高的场合就难以满足要求了。

目前，国外对温湿度传感器技术的研究也有了较大的进展，特别是用电阻式温湿传感器发展更快，人们不仅在电阻式陶瓷温湿度传感器特性方面做了大量工作，而且在高分子电阻式湿度传感器上做出可喜的研究成果。

1.3系统的主要性能指标

根据粮仓环境，设计本产品的主要技术指标为：

（1）测温范围：

－20—＋45℃；湿度测量范围为0—100%Rh

（2）温度测量精度：

±0.5ºC

（3）湿度测量误差：

≤4%Rh

（4）可设置上、下限报警值，当温湿度超过阈值时，发出报警信号

（5）电源工作范围：

DC4.5～5.5V

1.4主要工作任务

在对各类湿度，温度传感器原理介绍的基础上，根据本毕业设计实际的任务要求，完成温湿度传感器芯片的选型，系统芯片的选择，并设计显示接口电路、电源电路、报警电路、部分功能电路的程序。

系统开始工作后，根据初始条件读取湿度值和温度值，测量数据经处理后，将其与设定的湿温度值比较，如果发现当前的温湿度超限，则发出报警信号，未超限时，系统显示正常的湿温度值。

1）完成多点温湿度检测系统总体方案设计；

2）选择器件，进行软件设计；

3）完成实验板调试，给出PCB图。

1.5本章小结

本章主要介绍了所选课题的研究意义、国内外温湿度测量的发展趋势、系统的主要性能指标、及主要工作任务。

温湿度监测是本设计的核心，也是以后各章节着重介绍的内容。

2系统方案选择和工作原理

2.1系统综述

根据本设计第一章要求的性能指标，方案设计时不仅要考虑怎么样实现测量一定精度的温湿度信号值的基本功能，还要考虑温湿度超过阈值时系统的报警功能。

根据设计要实现的功能，还要考虑系统控制芯片扩展口的分配。

选择AT89S52单片机就能够满足设计要求。

AT89S52单片机的P10口为报警控制口，X1、X2作为晶振回路端口，RESET口作为复位电路接口。

最后还要考虑设计系统选择元器件的成本。

作为家庭用的环境检测类仪器，系统工作的可靠性，实用性，长久性指标也是系统在设计时值得考虑的几个因素。

2.2系统设计方案选择

根据目前国内外市场上常用的各种温湿度检测仪器，结合本设计的设计任务要求，能实现本设计要求的方案基本上有以下三种。

（1）纯模式

这种方案所有的电路均采用模拟电路构成，包括湿度，温度信号的采样、放大电路，报警电压的电位调节设置，模拟比较器的选用以及驱动超限报警电路，模拟的电磁结构的指针式显示电路等，尽管这种电路也能起到温度，湿度的实时测量与报警，但是不能获得湿度，温度的历史数据，显示方式也不够直观，在抗干扰性能上由于电路没有足够的判断能力可能会增加误报警从而引起错误动作，而且在价格上也无优势可言，由上述原理构成的这类仪表被称之为第一代仪表，目前设计的仪表中极少使用这类结构。

（2）数字式

这种方案在信号的采样、放大电路、报警设置以及报警电路等环节与第一种方案区别不大，只是在放大电路后采用了A/D转换电路，它将模拟量转换成数字量，然后经过驱动电路进行数码显示，它最大的好处是显示直观，这是模拟式产品向智能式产品过渡的中间型产品，属于第二代仪表，在上个世纪80年代的设计中大都采用这本种结构的方案，在日常生活中看到的大都是未被替换的产品。

在目前的设计中，基本上是不采用这种方案的。

（3）智能式

这是目前检测类仪器首选的方案，利用目前成熟的计算机技术，依靠计算机强大的处理能力，对数据前向通道采集到的湿度，温度数据进行判断、处理、存储，并可采用十分简单的方法通过显示驱动芯片将显示信息送出进行数码显示。

对测量所得结果超限时的报警处理可以按照测量时间的不同情况分别设置不同的报警值。

系统将会对测量回路巡回监测。

常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数。

用干湿球湿度计或毛发湿度计来测量湿度的方法，早已无法满足现代科技发展的需要。

这是因为测量湿度要比

测量温度复杂的多，温度是个独立的被测量，而湿度却受其他因素（大气压强、温度）的影响。

所以湿度的测量比温度的测量要复杂的多。

目前国内外对温度和湿度测量产品有很多，但是大部分的产品都是用红外热辐射的传感器制作的。

这种产品结构复杂，价格昂贵并不适用于粮仓。

本设计使用比较常见的温度湿度传感器和价格便宜的电子元器件，实现检测系统的智能化。

它还具有较高的安