基于AT89S51单片机的以HS1101作为前端湿敏元件的室内湿度检测系统--2012毕业论文Word格式.doc
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关键词:
AT89S51;
HS1101;
AD转换器;
RS-232;
传感器
Abstract
Withthesocialdevelopmentofinformationscience,controltheoryandelectronictechnologyhasbeenupdatedtoo,basedonthemicro-controller,thetechnologyofhighlyintelligentmicro-controllermonitoringhasgraduallybecomeareality.Amongthem,single-chipdigitalcontrollerasthecorebecauseoftheirsmallsize,lowcost,powerful,simpleandwidelyused.Indoorhumiditymeasurementandcontrollinghasbeengrowingimportancebecauseoftheprominentandthemoreandmorematuretechnology.ThisarticlefocusedonasinglechipAT89S51basedHS1101humiditysensorasafront-endindoorhumiditydetectionsystem.
Thesystemhasahierarchical,modulardesign,andusesHS1101humiditysensorchipasameasurementdevice.ThedataobtainedaftertreatmentNE555oscillatorcircuitthroughtheADC0809ADconverterconnectingtotheAT89S51micro-controller,asinglemachineasthecoreofthedatarecord,storage,processingandalarm.Inthispaper,themainjobofthedesignisthefollowingpoints:
First,todiscusstheoveralldesignandprogramsotoselecttheappropriatesystem;
Second,designandselectionofthesensor,A/Dconverter,andasingle-chip;
thirdisaMicroControllerUnittocommunicatewiththePCinterfaceandsoftwaresystemsforcircuitdesign.
Thedesignofthesystemisstillinthetheoreticalstage,anditistodemonstrateavarietyofprogramsandcollectedinformationonthevariousproposedapracticalindoorhumiditymonitoringsystems.Satisfythesystemofsmalllaboratoryhumiditymeasurementandcontrolsystemrequirements,theindoorhumidityhasbeentoachievethestatusofacomprehensive,real-timeandlong-termmonitoring,andalsomaketheindoorhumidityintelligentandautomatedtestingtocometrue.
Keywords:
AT89S51;
HS1101;
ADconverter;
RS-232;
sensor
iii
-iii-
目录
第一章 前言 5
1.1 概述 5
1.2 实验室湿度测控的意义 5
1.3 实验室湿度测控的现状与发展 6
1.3.1 传统的分立式湿度测量 6
1.3.2 模拟集成湿度传感器测量 6
1.3.3 智能湿度传感器测量 6
1.4 本课题的设计方案 7
第二章 湿度测量电路设计 8
2.1 传感器的认识 8
2.1.1 传感器的静态特性 8
2.1.2 传感器的动态特性 9
2.2 湿度传感器的选择 10
2.2.1 湿度及其表示方法 10
2.2.2 湿度传感器HS1101 10
2.3 湿度测量电路 12
2.3.1 NE555时基电路 12
2.3.2 基于555振荡电路的湿度测量电路设计 13
第三章 核心电路的设计 14
3.1 ADC0809模数转换器 14
3.1.1 ADC0809应用简介 14
3.1.2 测湿电路与单片机连接 15
3.1.3 湿度误差补偿插值法子程序 16
3.2 单片机电路的设计 17
3.2.1 MCS-51单片机 17
3.2.2 AT89S51单片机 17
3.2.3 时钟晶振电路和复位电路 18
3.3 总体电路系统 19
3.3.1 LED报警设计 19
3.3.2 系统总设计 20
3.4 电路PCB版图设计 22
第四章 单片机与PC间的串行通讯 25
4.1 RS-232-C接口 25
4.2 单片机和PC通信连接 25
4.3 简单软件设计 27
4.3.1 下位机软件设计 27
4.3.2 上位机程序设计 28
第五章 结论 29
参考文献 30
致谢 31
附录 32
第一章前言
1.1概述
湿度,被定义为表示大气干燥程度的物理量。
即在一定的温度下在一定的体积的空气里含有的水汽越少,则空气越干燥;
水汽越多,则空气越潮湿。
湿度测量技术的发展已有200多年的历史,人们早就发现了人的头发随大气湿度变化而伸长或缩短的现象,因而制成了毛发湿度计。
但是人们对于湿度传感器中的湿敏元件的认识,是从1938年美国F.W.Dunnore研制成功浸涂式氯化锂湿敏元件才开始的。
无论是在科研、实验生产、粮食储备、军火储备还是植物生长、大学校园里面的实验室元器件的保养,湿度的测量、传输和控制都跟其有着密不分的关系。
环境的湿度有人们的视野里出现,并其重要性逐渐提高,使湿度的测控具有与环境温度的测控有着相同的重要意义。
为了确保实验生产过程中得到很好的质量保证,为了确保实验室的元器件能够很好延续使用生命周期,湿度测量的提出已经引起了工作者的注意。
在现代社会信息科技的不断迅速发展中,计算机技术、网络传输和湿敏元件的高速更新,使得湿度的测量正朝着自动化、网络化发展。
在实验室的监控中,湿度测量的出现使得元器件的保养达到更好、使用周期更长、性能保持更好。
所以实验室湿度测控有着广阔和应用发展空间。
现在技术中,对湿度的测量有方法多种多样,也较为容易实现。
但精度和反应度却是各种方法中的瓶颈,本系统的设计就是从精度上和高反应度上进行测控、选器件、系统的设计,尽可能使做出来的系统可以更好更精确更实时地检测到室内湿度的变化,并及时读取数据进行处理,最终显示在个人电脑终端,使得工作者能够在最短的时间内对环境不断发生变化的湿度有着实时的了解,并可以针对不同的状况做出不同的反应。
1.2实验室湿度测控的意义
每个实验室都有着自己的微小气候,在其中湿度有着非常重要的影响力。
高湿容易使人体散热量增加、容易使人体丧失热蒸发机能,导致热疲劳。
实验室湿度高于70%为高气湿,人将感到不适;
低于30%为低气湿,人感到口鼻干燥;
最舒适的湿度为40%~60%[1]。
在实验室所使用的各种仪器设备中,空气湿度对其影响是非常明显的,无论是使用过程对精度的影响,还是在保养过程中使得容易老化,容易被侵蚀。
综上所述,无论是从人体健康的角度还是从元器件使用的角度上看,对实验室的湿度测控的意义都是非常重大的。
1.3实验室湿度测控的现状与发展
人们研究湿度测量的历史也算是久远,对在实验室中进行湿度测控也更是随着实验信息技术的发展而不断更新换代。
实验室室内湿度测控的发展大致经历了以下三个阶段:
传统的分立式湿度测量;
模拟集成湿度传感器测量;
智能湿度传感器测量[2]。
1.3.1传统的分立式湿度测量
传统的电阻湿度计、半导体湿敏元器件等,都属于分立式湿度测量元件,使用这些元器件来进行测量湿度的,统称为分立式湿度测量。
20世纪50年代以来,随着传统的电阻、电容湿度计的出现,湿度测量走向了一个新的台阶。
此类测量方法所使用的元件通常不能单独完成测量任务,使用时还需要配上二次仪表,才能完成湿度测量及控制功能。
其主要缺点是外围电路比较复杂、测量精度比较低、分辨力不高,还有就是它们的体积比较大、使用起来不够方便。
所以,传统的分立式湿度测量方法受到了现在科学技术发展的挑战,已经逐渐被淘汰。
到了20世纪90年代,这种室内湿度测控已经很难再找到了。
1.3.2模拟集成湿度传感器测量
在20世纪80年代中,采用硅半导体集成工艺的集成湿度传感器问世,它是将湿度传感器集成在一个芯片上、可完成湿度测量及模拟信号输出功能的专用IC,它属于最简单的一种集成湿度传感器。
用这种模拟集成湿度传感器来进行实验室室内湿度测控,外围电路是较为简单,所以这种测量方法最为广泛应用。
本系统也是基于这样集成IC的传感器HS1101来进行设计的。
1.3.3智能湿度传感器测量
智能湿度传感器的未来测量发展的一个重要的方向,也是室内湿度测控的必然发展,更是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。
智能湿度测控器也是在智能湿度传感器的基础上发展起来的。
智能湿度测控器适配各种微控制器,构成智能化湿敏控制系统;
它们还可以脱离微控制器单独工作,自行构成一个温控仪,既可以工作在连续转换模式,亦可选择单次转换模式。
进入21世纪的第一个年代,智能湿度测控技术正朝着高精度、多功能、总线标准化、高
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