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1、温湿度检测仪的设计 摘 要温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数。随着社会经济的发展，人们对环境中的温度和湿度的要求也越来越高，尤其是在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境中的湿度和温度进行严格的测量及控制。因此，设计出一个精确、稳定、实时测量出环境温湿度的实用型温湿度检测仪显得尤为重要。本温湿度检测仪以STC89C51单片机为核心控制芯片，该芯片具有低功耗，高速，高可靠，功能稳定，响应速度快等优点。系统采用集温湿度传感器与A/D转换器为一体的SHT11芯片采集环境中的温湿度，键盘输入电路与LCD显示电路实现人机对话的功能
2、。此外，在通信方面使用RS-232串行数据接口与计算机进行数据传输。软件部分则采用模块化的方法将其分成几个部分，然后逐模块设计程序，用汇编语言来实现，最终使各部分结合起来协调工作。该温湿度检测仪结构简单，能够完成温湿度检测，实现主要的温湿度检测功能。关键词：单片机，传感器，温湿度，LCDDETECTING INSTRUMENT FOR TEMPERATURE AND HUMIDITYABSTRACTTemperature, humidity are closely related to human production and life, and they are also the most
3、common basic process parameters of the industrial production. With the development of social economy, the requirements in environmental temperature and humidity are also getting higher and higher, especially in the industrial and agricultural production, weather, environmental protection, national d
4、efense, scientific research, aerospace and other departments,in which fields we often need to measure and control the temperature and humidity in the environment strictly. Therefore, the design of an accurate, stable, real-time practical temperature and humidity detector to measure the temperature a
5、nd humidity is particularly important.The temperature and humidity detector uses STC89C51 microcontroller as the core control chip. the chip has the advantages of low power, high speed, high reliability, stable function, fast response, and so on. System uses SHT11 chip integrated with temperature an
6、d humidity sensors and A / D converter to collect the temperature and humidity information of the environment. The keyboard input circuit and LCD display circuit are used to realize the man-machine conversation function. In addition, in the area of communications. RS-232 serial data interface is use
7、d for data transfer with the computer. Software part will be divided into several partsuses using the modular approach , and then design procedures module by module, using assembly language to achieve, and finally combine the various parts for coordination.The structure of the temperature and humidi
8、ty detector is simple, able to complete the temperature and humidity testing, to achieve the main function of temperature and humidity detection.KEY WORDS： Microcontroller，Sensors，Temperature and Humidity，LCD1目录前言1第1章 温湿度检测仪的总体设计21.1 主要性能指标及其工作原理21.2 总体硬件设计3第2章 温湿度检测仪的硬件电路设计52.1 温湿度检测仪的单片机电路设计52.2 温
9、湿度检测电路的设计72.3 LCD液晶显示电路的设计102.4 电源电路的设计112.5 键盘电路设计122.6 RS232串行通信接口电路12第3章 温湿度检测仪的软件设计153.1 主程序模块设计153.2 温湿度检测模块的程序设计163.3 键盘扫描程序设计183.4 LCD显示模块程序设计193.5 温度和湿度值的计算21参考文献24致谢26前言电子技术的飞速发展，给人类的生活带来了根本的的变革，特别是随着大规模集成电路的产生而出现了微型计算机，更是将人类社会带入了一个新的时代。利用微机的强大功能。人们可以完成各种各样的控制。温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，在科研、农业、暖
10、通、纺织、机房、航空航天、电力等工业部门对产品质量的要求越来越高，对环境温、湿度的控制以及对工业材料的水分值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一。随着科技的进步，检测仪表也向着智能化、小型化、低功耗的方向发展。在这个发展过程中，以单片机为核心控制器的温湿度检测以体积小、操作简单、性能稳定、测量精度高等诸多优点正逐步进入生产生活的各个方面。本设计首先根据实际生产生活的需要提出温湿度检测仪的功能要求，然后由这些具体要求设计出了硬件原理图，采用模块化的方法先将整个系统分成若干部分，然后逐模块进行硬件和软件设计，最后将各部分结合起来协调工作。它是利用单片机的在控制方面的突出优点，并综合运用现代检
11、测技术、微控制技术、数据处理和通信技术以及LCD显示技术而设计的。可以实时、准确的测量环境中的温度和相对湿度。论文第一章主要介绍了温湿度检测仪的整体方案设计，第二章主要介绍了温湿度检测仪的硬件电路设计，重点介绍单片机系统和温湿度检测电路，第三章主要介绍温湿度检测仪的软件设计。第1章 温湿度检测仪的总体设计温度和湿度是重要的环境参数，在很多方面都起着重要的作用。本文中的基于STC89C51单片机的湿度检测仪就是针对这一需求而设计的，它综合运用了检测技术、数据处理和通信技术以及LCD显示技术，可以实时、准确的测量环境中的温度和相对湿度，并且可以和PC机进行通信，作为温湿度记录仪使用。在此设计过程中
12、，我们综合分析了不同用户在不同场合的不同需求，并且借鉴了国内外同类仪表设计的经验，经研究之后，采用了STC89C51单片机为核心控制器件，以高灵敏度温湿度传感器SHT11作为数据获取元件，以LCD数码管作为显示设备的方案。它的设计过程主要包含硬件设计和软件设计两大过程，以下是该温湿度检测仪设计的大概过程。1.1 主要性能指标及其工作原理1、检测仪的主要性能指标：1 湿度检测范围：0100%，温度检测范围：-1060。2 湿度检测精度：5%，温度检测精度：1。3 能数字显示温湿度检测结果。4 电源：DC9V10%。5 工作环境温度123.8 ，工作环境湿度100%。2、基本工作原理：首先，温湿度
13、传感器SHT11分别采集温湿度信号并将模拟信号转换成数字信号。然后，加载有相应程序的STC89C51单片机定时采集温度测量电路电压信号和相对湿度测量电路输出的频率信号，并对湿度的频率进行线性化处理和温度补偿，从而获得温度和相对湿度数据，分别将这些数据存储于数据存储器中。最后，将数据存储器中的有关温湿度数据送LED显示屏显示。可通过键盘电路来选择检测湿度或者检测温度，也可以自动检测温度和湿度，并分单次检测和连续检测。1.2 总体硬件设计本数字温湿度检测仪利用STC89C51单片机系统、温湿度传感器SHT11、热敏电阻和显示器件LCD1602。传感器采集现场温度及湿度，自身经过A/D转换后将数据送
14、至单片机运算处理，并将处理后的数据送液晶显示器显示，以此实现实时温度和湿度的检测。整个硬件系统的框图如下所示：图1-1 硬件电路框图电源电路为单片机的正常工作提供稳定可靠的电压。键盘输入电路与LCD显示电路实现人机对话的功能，可通过键盘设置是否进行温度和湿度的检测。RS-232接口电路与PC机的串行口联接，实现通信功能。温湿度检测模块包括温湿度传感器的温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换和加热器等。1.3 总体软件设计本检测仪的软件设计采用模块化的设计方法，按各模块的功能要求运用汇编语言进行编程。检测仪的应用软件系统包括：主程序模块、温湿度检测模块、键盘和显示模块以及串行通信模块等。主程序
15、的内容包括：主程序的起始地址，中断服务程序的起始地址，有关内存单元及相关部件的初始化和一些子程序。温湿度检测模块主要是完成温湿度数据的存储和显示；键盘、显示模块完成检测仪控制和数据显示功能；通信模块实现程序的下载和烧录。软件系统框图1-2所示：图1-2 软件设计模块图第2章 温湿度检测仪的硬件电路设计硬件部分是检测仪的重要部分,设计的好坏直接影响到整机的性能。该检测仪采用STC89C51单片机为核心，温湿度传感器由SHT11构成，键盘输入电路实现人机对话的功能。RS-232接口电路与PC机的串行口联接，实现程序的下载。整个系统主要由电源电路部分、温湿度传感电路、键盘扫描电路、LED显示电路、R
16、S232转换电路以及单片机等部分组成。2.1 温湿度检测仪的单片机电路设计STC89C51 RC/RD+系列单片机是STC推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任选，HD版本8051单片机内部集成MAX810专用复位电路。STC89C51单片机的主要特性有： 1. 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可任意选择指令代码完全兼容传统8051。 2. 工作电压：5.5V - 3.3V (5V单片机)/3.8V - 2.0V (3V单片机)。 3. 工作频率范围：040MHz，相当于普通8051的
17、 080MHz，实际工作频率可达48MHz。 4. 用户应用程序空间：4K/8K/13K/16K/32K/64K字节。 5. 片上集成1280字节或512字节RAM。 6. 通用I/O口(35/39个)，复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口)；P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。 7. ISP（在系统可编程）/ IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（RxD/P3.0, TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。 8. 有EEPR
18、OM功能。 9. 看门狗。 10.内部集成MAX810专用复位电路(HD版本和90C版本才有) ，外部晶体20M以下时，可省外部复位电路。 11.共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用。 12.外部中断4路,下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。 13. 通用异步串行口(UART)，还可用定时器软件实现多个UART。 14. 工作温度范围：-40 +85(工业级) / 0 75(商业级)。 15. 封装：LQFP-44,PDIP-40,PLCC-44,PQFP-44。微处理器是控制系统的核心部件
19、，具有控制功能强，体积小，功耗小等一系列的优点，它在工业控制、智能仪表、节能技术改造、通讯系统、信号处理及家用电器产品中都得到了广泛的应用。本设计采用STC89C51作为微处理器。STC89C51系列单片机是宏晶科技推出的新一代高速低功耗超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机。单片机最小系统是是单片机可以工作的最小单元，包括电源、地、复位电路和晶振电路。在此基础上可扩展外围电路。STC89C51的最小系统如图3-2所示图2-1 单片机电路2.2 温湿度检测电路的设计本设计共涉及两类数据温度和湿度，因此需要两个传感器芯片，一个负责温度采集，另一个负责湿度采集。若采用独立式传感器芯
20、片，会给程序带来不变，也会给单片机增加负担。因此，本设计选用一款集温度、湿度测量于一体的复合式传感器SHT11。SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款数字温湿度传感器芯片。该芯片广泛应用于暖通空调、汽车、消费电子、自动控制等领域。SHT11不仅将温度感测、湿度感测结合在一起，同时将信号变换、AD转换、标准数据存储器、标准12C和加热器等功能集成到一个芯片上，其内部结构如图2-2所示。图2-2 SHT11内部结构框图该芯片包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件。这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号，该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大；然后进入一个1
21、4位的A/D转换器；最后经过二线串行数字接口输出数字信号。SHT11在出厂前，都会在恒湿或恒温环境巾进行校准，校准系数存储在校准寄存器中；在测量过程中，校准系数会自动校准来自传感器的信号。SHT11传感器的校准系数预先存在OTP内存中。经校准的相对湿度和温度传感器与一个位的A/D转换器相连，可将转换后的数字温湿度值送给二线IC总线器件，从而将数字信号转换为符合总线协议的串行数字信号。SHT11的主要特点有：高度集成，将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换和加热器等功能集成到一个芯片上；提供二线数字串行接口SCK和DATA，接口简单，支持CRC传输校验，传输可靠性高；测量精度可编程调节，内置
22、A/D转换器(分辨率为812位，可以通过对芯片内部寄存器编程来选择)；测量精确度高，由于同时集成温湿度传感器，可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能；封装尺寸超小(7.62 mm5.08mm2.5 mm)，测量和通信结束后，自动转入低功耗模式；高可靠性，采用CMOSens工艺，测量时可将感测头完全浸于水中。SHT11温湿度传感器采用SMD(LCC)表面贴片封装形式，接口非常简单，引脚名称及排列顺序如图3-5所示：图2-3 SHT11引脚图脚1和4信号地和电源，其工作电压范围是2.45.5V；脚2和脚3-二线串行数字接口，其中DATA为数据线，SCK为时钟线；脚58空脚。由于将传感器
23、与电路部分结合在一起，因此，该传感器具有比其它类型的湿度传感器优越得多的性能。首先是传感器信号强度的增加增强了传感器的抗干扰性能，保证了传感器的长期稳定性，而转换的同时完成，则降低了传感器对干扰噪声的敏感程度。其次在传感器芯片内装载的校准数据保证了每一只湿度传感器都具有相同的功能，即具有的互换性。微处理器采用二线串行数字接口和温湿度传感器芯片SHT11进行通信，所以硬件接门设计非常简单；然而，通信协议是芯片厂家自己定义的，所以在软件设计中，需要用微处理器通用IO口模拟通道。SHT11通过二线数字串行接口来访问，所以硬件接口电路非常简单。需要注意的地方是：DATA数据线需要外接上拉电阻，时钟线S
24、CK用于微处理器和SHT11之间通信同步，由于接口包含了完全静态逻辑，所以对SCK最低频率没有需求；当工作电压高于4.5V时，SCK频率最高为10 MHz，而当工作电压低于4.5 V时，SCK最高频率则为1 MHz。硬件连接如图2-3所示。图2-4 SHT11与单片机的连接电路由于单片机是通过二线串行数字接口和SHT11进行通信的。通信协议和通用的I2C总线协议是不兼容的，因此需要用通用微处理器IO口模拟该通信时序。微处理器对SHT11的控制是通过5个5位命令代码来实现的，命令代码的含义如表1所列。表2-1 SHT11控制命令代码命令代码含义00011测量温度00101测量湿度00111读内部
25、状态寄存器00110写内部状态寄存器11110复位命令，是内部状态寄存器恢复默认值，下一次命令前至少等待11ms2.3 LCD液晶显示电路的设计本系统需要将测得温度和湿度值用数字显示出来，显示方案有两种：一种是数码管显示，一种是LCD液晶显示。前者电路连接复杂，并且容易出现故障，后者使用起来非常方便，它和微处理器的连接简洁直观，容易理解，并且1602的显示内容丰富，可现实32位。因此我们采用LCD1602液晶显示器对温度和湿度数据进行显示。1602液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧、位数多、程序简单的诸多优点，颇受欢迎。在本系统中使用的是字符型两行16字液晶显示器。在与单片机
26、连接时使用接口电路（排针）相连，为并行通信。LCD1602液晶显示的引脚图如图2-5所示。图2-5 LCD1602液晶显示引脚图1602液晶显示采用标准的16脚接口，其中引脚功能如表2-2所示：（模块背面有标注）表2-2 LCD1602引脚功能表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2Data 1/02VDD电源正极10D3Data 1/03VL液晶显示偏压信号11D4Data 1/04RS数据/命令选择端（H/L）l 12D5Data 1/05R/W读/写选择端（H/L）13D6Data 1/06E使能信号14D7Data 1/07D0Data 1/015BLA背光源正极8D1D
27、ata 1/016BLK背光源负极1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了不同的点阵字符图形，这些字符有，阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，其中数字与字母同ASCII码兼容。1602与微处理器的连接电路如图2-6所示。图2-6 1602与微处理器的连接电路其中，滑动变阻器R主要起调节1602亮度的作用，电阻R0起保护作用。2.4 电源电路的设计由于系统中需用到5V电源，所以采用7805芯片输出5V电压来满足需要，电源电路图如图4所示，图2-7 电源电路2.5 键盘电路设计键盘输入电路实现人机对话的功能，按键连接方式有两种，
28、独立式按键和矩阵式键盘，本次设计采用了独立式非编码键盘，是每个按键独立的占用一条数据输入线，当某一按键闭合时，相应的I/O线变为低电平，这样通过键盘上的高低电平来检测有无按键被按下，读入相应的数值。图2-8 键盘扫描电路本设计采用三键键盘，分别实现单次检测、连续监测和返回的功能。键盘电路如图2-8所示。2.6 RS232串行通信接口电路检测仪与PC机通信采用RS-232串行接口。RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口，它被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。由于其发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共
29、模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为37k，所以RS-232适合本地设备之间的通信。RS-232是用正负电压来表示逻辑状态的，而TTL是用高低电平来表示逻辑状态的，因此，为了能够同PC机接口或终端的TTL器件连接，必须在RS-232与TTL电平之间进行电平转换。在本设计中运用MAX232完成电平转换工作。MAX232产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS-232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和一个电压发生器电路，提供TIA/EIA-232-F电平
30、。MAX232的引脚如图2-8所示，该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5V-TTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。其工作温度范围为0至70，适用于各种EIA-232C和V.28/V.24的通信接口。MAX232芯片内部有一个电压变换器，可以把输入的+5V电源电压变换成为RS-232所需的电压。所以，采用此芯片的串行通信系统只需单一的+5V电源就可以了。图2-9 MAX232的引脚图通信模块电路如图2-9所示：图 2-10 通信模块电路23第3章 温湿度检测仪的软件设计软件设计是整个
31、系统的灵魂，也是系统能够实现功能的基础。程序设计的好坏，直接关系到整个系统的运行。本设计使用汇编语言实现温湿度的检测。3.1 主程序模块设计主程序是系统控制和管理的核心，主要完成在系统上电后进行定时和中断处理操作的初始化。它的内容包括主程序的起始地址，中断服务程序的起始地址，有关内存单元及相关部件的初始化和一些子程序调用等。图3-1 主程序流程图单片机通过IC总线读写程序将温湿度数据从SHT11中读出来，然后，根据温湿度补偿（主要指非线性补偿）公式计算出当前温湿度值并送到LCD1602显示；主程序设计流程如图3-1所示。主程序初始化的具体内容包括时间中断的初始化、外部中断源的初始化、单片机I/
32、O口初始化以及LCD初始化等。然后对温度和湿度进行检测并将结果显示在LCD上。3.2 温湿度检测模块的程序设计微处理器和温湿度传感器通信采用串行二线接口SCK和DATA，其中SCK为时钟线，DATA为数据线。该二线串行通信协议和I2C协议是不兼容的。在程式开始，微处理器需要用一组启动传输时序表示数据传输的启动，如图3-2所示。当SCK时钟为高电平时，DATA翻转为低电平；紧接着SCK变为低电平，随后又变为高电平；在SCK时钟为高电平时，DATA再次翻转为高电平。图3-2 数据传输启动程序从SHT11中读取数据以及往SHT11中写指令都涉及到了时序问题，下面简要介绍一下SHT11相关时序：启动传
33、输时序：当时钟线SCK为高时将数据线DATA翻转为低电平，紧接着SCK变为低电平，然后在下一个时钟线SCK位高电平时DATA翻转为高电平。测量时序：当单片机发出了启动传输命令，且SHT11正确接收到温（湿）度测量命令后，单片机就要等到测量完成。为表明测量完成，SHT11会使数据线为低，此时单片机必须重新启动SCK。然后SHT11向单片机传送两字节测量数据（MSB、LSB）与1字节CRC校验码。在传输过程中控制器必须通过使DATA为低来确认每一字节，所有的测量值从右算MSB列于第一位。通讯在确认CRC数据位后停止。如果没有用CRC-8校验码，则单片机需要在测量数据LSB后，保持ACK为高来停止通
34、讯。为了测量准确，保证在测量时SHT11自身温升低于0.1，因此SHT11的激活时间不要超过10%，例如对于12bit的测量，每秒最多测量2次。通信复位时序：如果在工作中发生微处理器与SHT11的通信失败，可采用下图所示的时序复位串口。当DATA线处于高电平时，触发SCK9次以上（含9次），则进入重启SHT11的状态，注意这种时序只复位串口，SHT11的状态寄存器内容仍然被保留。图3-3 获取温湿度子程序在数据传输启动之后，写总线子程序将温度测量指令（地址位000+命令位00011）或者湿度测量指令（000+命令位00101）写入SHT11。传感器正确接收到温度测量指令后，就会进行数据采集，单
35、片机要等到测量完成，随后SHT11向单片机传送两字节测量数据（MSB和LSB）与1字节CRC校验码，单片机则通过读总线子程序将温湿度数据读取出来。读子程序流程图如图3-3所示。3.3 键盘扫描程序设计该检测仪采用3个按键，分别代表了单次检测，连续检测和返回三个功能,键盘扫描子程序流程图如图3-4所示。图3-4 键盘扫描子程序流程图在检测有无按键按下方面主要用的是定时扫描方式，该方式是利用单片机内部定时器产生定时中断，即在初始化程序中对定时器/计数器进行编程，该子程序在时间中断服程序中被调用，定时扫描键盘，当没有键盘闭合时置延时定时器位初值然后返回，有键盘闭合时延时定时器时间减少1，如果延时时间
36、没到时返回，如果到了就逐行逐列的扫描键盘判断闭合键的键号，然后保存并给出对应键号的键值，之后置延时定时器位初值。延时定时器的延迟时间等于初值乘上时间判断间隔时间，通过确定延时定时器的延迟时间达到去除键盘抖动的对正常的影响，一般延时时间在30ms50ms之间,在实验中确定具体的延迟时间。3.4 LCD显示模块程序设计LCD显示器应用程序设计的基本目标是实现中文显示界面。在液晶上显示整屏字符或图像有两种方法:一种是将所要显示的字模数据一次性发送到显示数据RAM中；另外一种是在屏幕上指定位置进行单独显示。两种方法都要在控制器空闲的条件下进行操作,在操作之前都要先读取忙标志,判断控制器是否处于忙状态,
37、在一般情况下,可以用延时等待的方法代替。所谓LCD驱动，即是通过连续的写显示数据(WRITE DISPLAY DATE)命令操作，将片外显示数据处理缓冲区内的数据，顺序写入相应的DDRAM单元。HS12864-1液晶的驱动和控制系统是由1片HD61102 作为64 路行驱动器，同时HD61102配备了一套显示存储器的管理电路和与MCU接口电路，可以直接与MCU的总线连接。1602液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（4
38、1H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。图3-5为软件方面的显示原理图，开始后，单片机经过初始化后接收数据，然后进行地址校验，校验不合格继续接受数据，校验合格的话取湿度给定值进而采样温湿度值，然后数码显示后上传数据，继续循环。图3-5 LCD显示模块子程序流程图3.5 温度和湿度值的计算1. 湿度值输出SHT11可通过DATA数据总线直接输出数字量湿度值。该湿度值称为相对湿度，需要进行线性补偿和温度补偿后才能得到较为准确的湿度值。由于相对湿度数字输出特性呈一定的非线性，因此为了补偿湿度传感器的非线性，可按下式修正湿度值：式中：RHlinear为经过线性补
39、偿后的湿度值，SORH为相对湿度测量值，C1、C2、C3为线性补偿系数，取值如表3-1所列。由于温度对湿度的影响十分明显，而实际温度和测试参考温度25有所不同，所以对线性补偿后的湿度值进行温度补偿非常有必要。补偿公式如下：式中：RHtrue为经过线性补偿和温度补偿后的湿度值，T为测试湿度值时的温度()，t1和t2为温度补偿系数，取值如表3-2所列。 表3-1 湿度线性补偿系数SORHC1C2C312位-40.04058位-40648表3-2 湿度值温度补偿系数SORHt1t212位0.010.000088位0.010.001282.温度值输出 由于SHT11是采用PTAT能隙材料制成的温度敏感
40、元件，因而具有非常好的线性输出。实际温度值可由下式算得：式中：d1和d2为特定系数，d1的取值和SHT11工作电压有关，d2的取值则和SHT11内部A/D转换器采用的分辨率有关，其对应关系分别如表3-3和表3-4所列。表3-3 d1与工作电压关系VCO/Vd1/d1/5-40.00-40.004-39.75-39.503.5-39.66-39.55339.60-39.282.5-39.55-39.23表3-4 d2与分辨率的关系SO1d2/d2/14位0.010.01812位0.040.072结论本次设计的温湿度检测仪结构简单，适用于多种场合的温湿度实时检测。我们选用一款集温度、湿度测量于一体
41、的复合式传感器SHT11来进行温湿度测量。该检测仪基本上达到了技术指标中对温湿度测量精度和范围的要求。在硬件设计时，我们还从实际出发，将电路板预留一些位置，以便以后对仪器进行功能扩展。在这次设计中我们也遇到不少问题，这些问题包括硬件方面的、软件方面的以及软硬件联合调试方面的，还有一些问题是由于粗心造成的, 也正是对这些问题的逐步解决该检测仪顺利设计完成。我一直以认真负责的心态对待这些问题，在自己的努力以及同学和老师的帮助下，这些问题都得到了圆满解决。由于这次设计的时间较短，该检测仪的主要功能已经实现，能基本实现环境中的温湿度检测，但还存在一些问题，如温湿度检测精度还比较低，温度显示还有较大波动
42、等。要达到实用的目的，还需要进一步的研究设计。此温湿度检测仪还可进一步进行功能扩展，如加上一个上下限报警电路实现报警功能，还可通过相关软件设置实现温湿度同时显示。参考文献1 赵新民.智能仪器原理及设计. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 19892 华成英, 童诗白. 模拟电子技术基础第三版. 北京: 高等教育出版社, 2004.4. 3 谢光忠、蒋亚东等. 温湿度智能数据采集控制系统的研制传感器技术 2000,19(4):29-334 戴梅萼, 史嘉. 微型计算机技术及应用. 北京: 清华大学出版社, 19955 丁元杰. 单片微机原理及应用. 北京: 机械工业出版社, 19936 何立民.
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44、 北京: 北京航空航天大学出版社, 199014 沙占友. 单片机外围电路设计. 北京: 电子工业出版社, 200315 刘君华. 现代检测技术与测试系统设计M. 西安: 西安交通大学出版社, 200016 余永权. MCS-51系列单片机应用技术. 北京: 北京航空航天出版社, 200217 阎石. 数字电子技术基础. 北京: 高等教育出版社, 200218 刘同法, 陈忠平. 单片机基础与最小系统实践. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2007.19 涂玲英, 肖俊武, 张宇. 智能型温湿度测控仪研究与实践. 湖北工学院学报, 200220 蔡美琴. MCS一51系列单片机系统及其应用.
45、 高等教育出版社, 199221 马忠梅. 单片机的C语言应用程序设计. 北京航空航天大学出版社, 199722 潘永雄. 新编单片机原理与应用. 西安西安电子科技大学出版社,25致谢历时4个多月的毕业设计即将完成，在设计以及论文的撰写过程中，我的导师老师倾注了大量的心血，老师多次询问设计过程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我对老师表示衷心的感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。同时感谢学校为我们提供这么好的实验设备和学习环境。最后，感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。27