温湿度检测控制系统Word文档格式.docx

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利用降低分辨力的方法可以提高测量速率，减小芯片的功耗。

SHT11/15的产品互换性好，响应速度快，抗干扰能力强，不需要外部元件，适配各种单片机，可广泛用于医疗设备及温度、湿度调节系统中。

现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以MCS-51为核心的单片机占主流，

兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国的WinBond系列单片机。

STC89C5是一种低功耗、高性能CMOS位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使STC89C5为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

本设计以此为出发点，以温湿度控制为核心思想，根据自己所学的专业知识，用新型的智能集成温温度传感器SHT1（主要实现对温度、湿度的检测，将温度湿度信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号，再运用单片机STC89C52进行数据的分析和

处理，为显示和报警电路提供信号，实现对温湿度的控制报警。

根据工作环境要求设定系统的温湿度阈值，利用LCD实时地测量显示环境的温湿度值，实现温湿度自动控制，使其在较宽的温度围具有较高的测试精度，同时还可以根据预设定报警阈值报警，一旦发现环境温湿度超限，立即报警。

为此我设计了操作简单、测量精度高、工作稳定的基于单片机的温湿度检测与控制系统。

2设计容及方案

2.1设计容

用新型的智能集成温温度传感器DHT11主要实现检测温度、湿度的检测，将温度湿度信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号，再运用单片机STC89C524行数

据的分析和处理，为显示和报警电路提供信号。

设定模块主要为设定温湿度报警的阈值。

如图2-1所示。

图2-1设计模块图

要求如下：

1、用单片机通过编程来实现温湿度的显示与控制；

2、通过LCD来显示温湿度的数值；

3、能够实现超阈值的报警；

4、检测围与精度：

温度检测围：

-30C〜+100C测量精度：

1C

湿度检测围：

0〜100%RH检测精度：

4.5%RH

2.2温湿度传感器方案选择

方案一：

湿度检测采用湿敏元件，其主要分为电阻式和电容式。

湿敏电阻的种类多，灵敏度高，但是起线性度和产品的互换性差。

湿敏电容灵敏度高，产品互换性搞，响应速度快，偏于实现产品小型化和集成化，是精度一般比湿敏电阻要低一些。

综合湿敏元件，其线性度可抗污染性差，在湿度的检测环境中湿敏元件需要时刻在检测环境中，很容易受到环境污染从而影响其测量精度和持续的稳定性。

温度检测采用最基本的热电偶和热敏电阻。

热电偶应用广泛，价格便宜而且耐用。

种类多，能够覆盖非常宽的温度围，最高温度可以到达2000r。

但是其非线性、响应速度慢、精度中等、灵敏度低、稳定性低、高温下容易老化和有线性漂移，并且测量需要参考量。

热敏电阻，该传感器主要随温度的变化阻值发生变化，主要用于-200到500r

温度围的温度测量。

其温度系数要大而且需要稳定的温度源，反应速度快，工艺好价格低，测温环境稳定。

方案二：

温湿度检测采用集成模拟传感器，其灵敏度高、线性度好、响应速度快，而且它可以和信号处理电路及逻辑控制电路集成在一起，使用方便。

湿度传感器选用HS1101温度传感器选择AD59Q这两个传感器，在接入电路中，都需要A/D转换器，把模拟信号转换成数字信号从而是单片机存储采集到的数据。

方案三：

采用数字式传感器，起初选择DS18B2C和SHT10作为温度和湿度测量元件，但是SHT1（包含相对湿度传感器、温度传感器，所以把SHT10作为温湿度检测的一个整体。

SHT10作为典型的温湿度传感器，在测量过程中可对相对温湿度进行自动校准，准确的测量温湿度。

产品互换性好，相应速度快，抗干扰性强，不需要外部参考源和外部器件。

综上所述，SHT10与温湿敏元件的温湿度测量以及模拟测量的元器件相比，起数字温湿度传感器低成本，部集成复杂，测量准确，而且能够提供数字输出，简化外部测量电路，精度高，适用广泛的测量围，并且本设计的温湿度检测系统相适合。

因此，选择温度湿度传感器SHT10作为此次设计中的测量元件。

2.2显示器方案选择

数码管显示，数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，起驱动方式分别为静态驱动和动态驱动，静态驱动编程简单，显示亮度高但是占用I/O端口多，在十几应用时必须增加译码器驱动进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。

动态电路是最广泛的显示方式之一，其能够节省大量的I/O端口，而且功耗低。

针对数码管，其显示单调不具备数据的直观性。

LCD1602液晶显示，具有字符发生器ROM可显示192种字符（160个5'

7点阵字符和32个5'

1（点阵字符）具有64个字节的自定义字符RAM可自定义8个5'

8点阵字符或四个5'

11点阵字符。

具有80个字节的RAM标准的接口特性，适配M6800系列MPU勺操作时序。

模块结构紧凑、轻巧、装配容易，像素尺寸小，分辨率高。

综上，选择LCD1602能够把温湿度很直观的显示出来，能够在设定阈值时更

能简洁明了，所以选择LCD1602为显示元件。

3系统的硬件选择及设计原理

3.1温湿度传感器SHT10

接口定义如表3-1所示：

温湿度传感器SHT10由Sensirion公司生产，其产品具有无可比你的优越性能。

SHT10单芯片传感器含有已校准数字信号输出的复合传感器，它应用专利的COMS过程微加工技术确保了产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。

体积与火柴头相近。

它们不仅能准确测量相对温度，还能测量露点参数。

广泛应用在数据采集器、变送器、自动化过程控制、汽车行业、楼宇控制、暖通空调、电力机房、计量测试、医药业。

实体图如图3-1所示。

引脚

名称

描述

1

GND

接地

2

DATA

串行数据，双向

3

SCK

串行时钟，输入口

4

VDD

电源

NC

必须为空

图3-1SHT10传感器实体与接口图

表3-1接口定义

SHT10的供电电压围为2.4〜5.5V,建议供电电压为3.3V。

在电源引脚

（VDD,GND之间须加一个100nF的电容，用以去耦滤波。

SHT10的串行接口，在

传感器信号的读取及电源损耗方面，都做了优化处理。

传感器不能按照I2c协议

编址，但是，如果I2C总线上没有挂接别的元件，传感器可以连接到I2C总线上，

但单片机必须按照传感器的协议工作。

SCK用于微处理器与SHT10之间的通讯同

步。

由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小SCK频率。

DATA引脚为三态

结构，用于读取传感器数据。

当向传感器发送命令时，DATA在SCK上升沿有效且在

SCK高电平时必须保持稳定。

DATA在SCK下降沿之后改变。

为确保通讯安全，DATA

的有效时间在SCK上升沿之前和下降沿之后应该分别延长至TSUandTHO当从传

感器读取数据时，DATATV在SCK变低以后有效，且维持到下一个SCK的下降沿。

为避免信号冲突，微处理器应驱动DATA在低电平。

需要一个外部的上拉电阻（例

如：

10kQ）将信号提拉至高电平。

上拉电阻通常已包含在微处理器的I/O电路中。

3.2电路热性

电气特性，如能耗，高、低电平，输入、输出电压等，都取决于电源。

表3-2

详细解释了SHT10的电气特性，若没有标明，则表示供电电压为5V。

若想与传感

器获得最佳通讯效果。

参数

条件

最小

典型

最大

单位

供电电源DC10

2.4

3.3

5.5

V

供电电流

测量状态

0.55

mA

平均值11

28

休眠状态

0.3

1.5

低电平输出电压

IOL<

4mA

250

mV

高电平输出电压

RP<

25kQ

90%

100%

低电平输入电压

下降

0%

20%

高电平输入电压

上升

80%

焊盘上的输入电流

（1A

输出电流

开

三态（关）

10

20

表3-2SHT10直流特性，RP表示上拉电阻，IOL指低电平输出电流

VDD对GND的绝对最大值为+7V和-0.3V。

如果传感器工作在绝对最大值条件

DATA线

数据读

下时间过长，会影响传感器的稳定性（如:

热载流效应，氧化）。

加重的

由传感器控制，普通的DATA线由单片机控制。

有效时间依据SCK的时序。

取的有效时间为前一个切换的下降沿。

如图3-2所示。

图3-2SHT10时序图

传感器特点:

相对湿度和温度一体测量

精确露点测量

全量程标定，无需重新标定即可互换使用两线制数字接口（最简单的系统集成，较低的价格）高可靠性（工业CMOS工艺）

优化的长期稳定性基于请求式检测，因此低能耗具有湿度传感器元件的自检测能力传感器元件加热应用，亦可获得极高的精度和稳定性全量程标定技术参数:

湿度测量围