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温湿度系统的设计和实现

发表日期:2020-01-15 23:26:53   编辑:高云海

  摘 要

  在各种数据的测量领域中,温湿度检测系统有着重要的地位,主要应用的领域有仓库,文档存放,动物养殖和药品等。我国与国外相比较这方面的应用还没有很广泛,有着很大的设计与提升空间。毕业设计包含了温湿度系统的设计,软件的仿真和效果的实现,对以后的温湿度系统的发展推动起了重要作用。本次的设计还介绍了温湿度系统的概念与应用场合,以及该项技术再国内外的研究发展的动向,再各种场合的应用存在的问题以及改进的方法。由于单片机系统可以较稳定,准确的处理信号,而且可以长时间的运行。所以设计的核心采取的是单片机来对信号进行处理,用LCD进行显示,温湿度的感应器用的是SHT10的传感器。该设计的工作流程是给设计的环境一定的温湿度作为模拟量,这些温湿度会被检测电路所处理,随后传感器会把这些信号送到单片机进行分析,处理,最后由单片机发给显示屏上予以显示,通过这种流程我们就可以器轻松的对温湿度进行测量了。

  关键词:单片机,温湿度传感器,LCD显示

  ABSTRACT

  In all kinds of data in the field of measurement, temperature and humidity detection system has an important status, main application field of warehouse, document storage, animal breeding, medicine and so on. Compared with abroad application in this field in our country is not very wide, there is a big design and room to improve. Graduation de-sign includes the temperature and humidity system design and the realization of the software simulation and effect, to the following system has played an important role in promoting the development of the data of temperature and humidity. This design also introduced the concept of temperature and humidity system and applications, as well as the technology to research the development trend both at home and abroad, and the application of various occasions existing problems and improvement methods. Due to the single-chip microcomputer system can be relatively stable, accurate processing signals, and can run for a long period of time. So the design of the core is MCU to signal processing, with LCD display, temperature and humidity sensor using SHT10 sensors. Working process of this design is to design the temperature and humidity of the environment must be as analog, the temperature and humidity will be deal with by detection circuit, then the sensor will send the signals to single chip microcomputer to carry on the analysis, processing, and finally by the single chip microcomputer to screen display, through this process we can easy to measure the temperature and humidity.

  Keywords:Single chip computer; Temperature and humidity sensor; LCD display

  目 录

  摘 要 III

  1. 关于温湿度检测系统的简介 2

  1.1 系统概述 2

  1.2 系统设计选题背景 3

  1.3 温湿度检测系统的类别 5

  1.4 该系统的实现与效应 7

  1.5 本章小结 7

  2. 系统方案的设计 8

  2.1 系统方案的设计和方案的选择 8

  2.2 关于温湿度的定义 10

  2.3 设计系统中各模块的分析 11

  2.4 仿真的元件的介绍 16

  2.5 本章小结 17

  3. 设计系统的软件调试运行 18

  3.1 系统仿真软件PROTUES 18

  3.2 系统误差的分析 22

  3.3 小结 22

  设计总结 23

  参考文献 24

  致谢 25

  附录 26

  前言

  由于当今生产,生活中的种种需要,温度和湿度的相关的技术被应用到了各个领域。在某些特定的环境下,对温湿度的高低有特殊的要求,这就离不开温湿度的检测系统。

  在较早的时候,我们在一些生产的车间,蔬菜的大棚以及储存东西的仓库中,对相对温湿度的测量,还仅仅局限于一些简单的测量检测仪。如:温度计,湿度计等。这种检测仪只能满足大概的检测需要,不仅不能做到精确,而且对温湿度的及时变化也不能及时的捕捉到有很多大的弊端。如果发现了检测的温湿度不符合要求,也只能来人工采取措施,降燥,打开通风口或者升高温度。这种方法繁琐大量消耗人力,而且实现的效果也是不显著的。可是在科技飞速发展创新的今天,我们的电子方面的技术高速的发展起来,以单片机为核心的一些智能化的设备从当初的仓库,大棚逐渐的发展到了各个领域中。这些智能化的设备对于温湿度的测量精确度和温湿度的变化趋势都得到了很好的使用要求。所以这些设备也正慢慢的开始代替了当时使用的仪器,生产量增大也慢慢降低了成本。当然对于整个智能化的系统中,除了单片机的处理方面,传感器对应测量量的采集,数模转化和信号处理也是功不可没的。没了传感器,也就没了测量的来源。例如我们在温室生长的大棚中,利用传感器来进行温湿度的系统的测量并且监视。这样一来,我们不仅节省了我们的精力,而且能够实时掌握变化情况,所以这种测量系统必定会运用的广泛且更加的创新发展。

  这次,我运用了温湿度都可以用来测量的仪器来对模拟环境下的温湿度物理量进行测量的。系统中还有相关的设备来对温湿度相关的进行处理,解决,运用这种方法来实现了智能化的对温湿度进行了监控。这种方法不仅能够清楚明白的读取到温湿度,而且也便于了在其要求的范围之内变化的目的。

  1. 关于温湿度检测系统的简介

  1.1 系统概述

  由于某些特殊的工艺运作环境的需要,需要对环境温湿度的测量越来越多了起来。在温湿度测量的一开始,仅仅是用于农作物的种植,工业的加工,仓库的存放需要这些简单直接的领域。在科技日益发展的今天,这些简单的需要不在被人们所满足。因为随着其他高新技术的领域发展,要求温湿度检测系统做到更精确,更稳定,且更加的智能化。所以根据发展的需求,测量系统跟着改进,在医疗卫生,科技研发,资料文献的存放等各个领域开始站住了脚跟。温湿度测量的技术也从单一的检测仪器演变成了集测量和监视控制为一体的智能化装置。当然测量的稳定性,及时性,高效性也有了明显的提高,当然在温湿度传感器中,SHT10控制的传感器和网上的直接显示技术,正受着各个发展行业的追捧。加上单片机在各个发展行业的应用,让着两种仪器组成的系统更加稳定的运行,长时间的稳定运行,长时间工作,提高准确性有了显著的效果。在这次的设计中,我采用了由SHT10传感器,单片机和LCD电子显示屏幕构成了这样的一种简单的检测系统。这种设计系统不仅继承了单片机作为系统核心的种种优秀的特质,而且简洁明了的可以让工作人员直接观察出来温湿度的大小,这样的成本也是比较小的。

  1.2 系统设计选题背景

  1.2.1 国内的研究背景

  由于我们国家在今年才开始关注温湿度的检测系统的研发,所以我国相对于国外的发展研究发展的进度是比较缓慢的,大多数是依据国外的发明成果来进行应用和改进等。在温湿度检测技术的初期,我国温湿度的微机控制测量的技术,也是根据国外的发展的道路作为依据然后应用出来的。最初的温湿度系统的应用也只是用于单纯的环境测量,得到数值之后让人工来采取相对应的措施等,有着很大的局限性。但是国外的相对应的技术也在不断的拓展和创新,不仅仅满足于单一的环境数值的测量了。我国就从国外不断的发展的过程中学习,钻研,不断的努力等等,现如今我国也可以吧温湿度测量这一块结合计算机来实现功能了,有了明显提高。

  在温湿度这一个大的领域内,我国的测量的手段和测量的器件的发展变化也是极其显著的。在一开始的时候用的仅仅是具有温湿度特性的材质简单的对温湿度进行了测量,过程简单且直接。随后更具国外的发展经历,也开始了吧测量模块组成了一个模块进行运用,各种传感器开始代替了当时的测量方式。知道现在,我国大部分领域用用到的单片机,被很好的融入到了温湿度检测系统中来。这种测量系统不仅高效稳定,而且还可以进行多参数的测量,但是相对于那些发达国家的更加改进来说,我国的发展仍有很大的发展潜质。相对于国外的测量特性来说,我国的参数测量的种类并不算繁多,而且测量的结果精确度以及智能化的反馈等做的还不够。同时由于我国刚开始接触达到这种检测标准的时间不久,生产方面也要花费很大的资金,自然产量也不如发达国家多,真正的人性化设置也没有完全的显示出来,仍然需要工作人员花费精力去操作等。

  1.2.2 国外的研究背景

  国外温湿度系统的研究与发展来说算的上走在前列的了。在国外对相对应的设计的初期就可以通过一系列的组合来进行模拟,可以把在运作过程中得到的数据收集起来,并且加以记录。这一阶段可以说直接通过科技的发达,让在这个领域之内的发展少走了很多的弯路。近几年来全国各地国家的温湿度测量系统都向着微型发展,计算机的要求就越来越高了。因为计算机系统与之前的系统相比较而言,具有稳定性强,准确度高,稳定性好的突出特点。当然科学的发展也把很多的测量系统融为了一个的测量装置,可以将温湿度和其他参数进行一并的测量,如声音,光照等参数。同时由于机器人,无人机等代替传统行业的发展兴起,也使得温湿度测量系统方面的研究更加减少了人工量,并且测量出来的结果可是可以随时远距离的无线传输,设备的智能处理手段也变得灵活多变。

  国外也在测量的材料进行了一些选择和研究,尽量选择对测量特性灵敏度高的,而且受到其他的外界参数影响更加小的材质来优先选择。例如一些工业的温度的测量领域,就由原来的接触式测量逐渐的发展成为了非接触式的测量,利用了辐射和光谱等方法进行测量。总之测量手段的变化多端难以预测,更加期待着测量领域的不断的发展和创新。同时相信以后的测量领域将大大的减少人力的投入,而是更加的投入到研究与开发当中。温湿度测量有着不可代替的作用,同时也能有着很大的提高空间。

  1.3 温湿度检测系统的类别

  1.3.1 模拟电路式

  这种设计系统从系统数据的采集,信号的放大处理,以及最后达到报警程度的电压都是通过模拟信号来实现的。虽然它的内部也设有模拟的比较器和电磁来驱动的报警电路,但是这种系统它不能够记录下来测量过程中的变化。如果测量人员不知道测量的具体的数值的话,那么也就不能够在即将到达警报限度的时候去采取一定的措施,来防止这一个报警给设备带来的伤害。同时也不能够通过对环境的观察而做出分析变化的因素。这种测量系统还有个很大的弊端就会会受到电路本身的信号的干扰,从而做出错误的警报。而且这种装置在成本和用途上面都很不可取,性价比低,而且维修能力较差。所以这一类就是第一代的测量系统。

  1.3.2 数字式测量模块

  在这种设计系统中,同样的没有打破先前的测量系统的设置格局。同样的是采取了数据的采集,信号的放大,以及报警电路的设置。但是在这个系统的A/D转换的模块之中,它的传输的类型不再是模拟型号,当然也算的上是一种向着智能化迈进的过程。这个系统由于数字化了,所以可以通过数码管来显示给别人展现出来,让人通过数值能够真正的感觉到了温湿度的大小。在20世纪90年代左右的测量系统大多用的就是这种简单的数字式的测量模块。当然通过科技的不断的进步,这种装置大多数已经被代替,但是在一些简单的温湿度系统的了解方面还是有所用处的。

  1.3.3 智能化测量模式

  在当今社会发展的今天,这种测量的方式不失成为了我们队系统设计的一种首选。运用现代计算强大的运算,处理和存储的能力来对与我们检测到的数值进行处理,并且能够快速且直观的显示到电子屏幕上去。而且我们可以通过计算机的程序对报警反馈等电路的运行做出各种的设置,实现了前面的测量系统所做不到的功能。

  在种种的测量的参数里面,湿度的测量考验了测量系统的能力。应为测量的湿度,它会因为很多的其他状况而有所变化。如大气中的温度的变化,气压的变化等等。所以湿度的测量在整个测量的体系之中受到的效果提高了很多。

  在当今的温湿度的测量体系中,测量的方法可谓是五花八门,但是大型工业,科研中所运用的检测系统呢大多数是红外线的检测。红外线的检测系统的结构和原理都是比较繁琐和复杂的,不适宜来用作设计的要求。但是微型的电子集成系统的设计与研究,就演变出了那些很微小的检测系统的出现。这次的设计中将用到的就是用的很广泛的SHT10温湿度的传感器,他可以通过单片机作为信号处理的方法,简单,快速,稳定的吧信号传输到了LCD的显示屏上。这种系统能够做到家庭化,可用到的领域广泛。同样本次的设计系统也将尽力的做到节省成本,简单快捷的实现设计的要求,做到满足当今科技发展的需要且,尽量的能够减少那些误差。

  1.4 该系统的实现与效应

  本次的设计系统主要是用于那些需要控制温湿度,并且对其测量的场合,用传感器了感受来自外界的温湿度的变化,就像是人类的皮肤一样,然后在把从外界采集到了的信号转化成为电信号传输到单片机之中,这一步相当于把外界的冷暖通过神经送到人脑的大脑皮层中,最后单片机通过自身的处理通过连接的数据端口得以显示到LCD显示屏幕上去,相当于天气冷人就会打冷颤来创造热量。本次设计就是通过这3个简单的单位来实现了对环境之中的温湿度的测量,并且要求误差不能超过百分之十。

  1.5 本章小结

  本章节主要的介绍了:温湿度系统的理念,国内外的温湿度的发展的趋势方向,以及温湿度发展过程中的类型和本次设计的大体的方向。当然随后我将对各个系统的设计以及实现逐步的显示出来。通过这个章节可以让人对温湿度有个整体的框架的了解,从而才能更好的理解如何的去实现温湿度的测量系统设计的。

  2. 系统方案的设计

  2.1 系统方案的设计和方案的选择

  方法一

  关于需要测量的温湿度检测和所检测出来值的显示,这两点组成了温湿度的传感器,温湿度的传感器的种类在发展过程中是很繁多,性能不一的。这里我选择的是 SHT10的传感器。同时考虑到了减少外界对所设计的温湿度系统的影响,还会采用远程通讯的系统。在这次的方法之中,控制系统的主核心就是AT89C52单片机了,它也和我们平时学习的内容相关联。这类单片机的主要的功能是来读取并且处理有传感器从外界采集过来的信号,然后通过参数的转换,来得到能够在LCD的显示屏展现出来,供使用者参考。

  方法二

  这次的方法是用到了各种的温室的仪器和测量的电路组成的设计,通过这种的思路,可以用有温湿度效应的一些材质作为信号的检测,比如常见的热敏电阻和湿敏电阻。如何实现这一个方案呢?首先我们要放置好那些感应的材料,利用他们特有的性质来采集外界信号的变化,并且放入到特定的电路中,这样一来我们就可以通过电压和电流来对外界温湿度来进行采集了。然后我们还要把那些采集过来的信号进行信号型号的数字和模拟的转换。信号处理成为了单片机可以处理的类型,在传到下一个步骤中去。在最后的步骤中LCD根据单片机发来的信号进行识别,然后显示对应的点位在屏幕中直观的显示出来,当然系统内部还要设计专门的比较电路来对刚开始设定的预期值和实际测量值进行比较得出结果。试想如果采取这种方法的话,首先温湿度感应的电路就要求设计出大量的时间,而且还涉及到了数模之间的转换。这样看来的话,比较设计系统起来,设计的模块确实有点散,可以进行整合,并不满足设计者当初的简洁,明了的设计要求和趋势。

  总的来说,如果选择第一种方法的话,能够思路清晰,且还能够很好的运用到我们所学到的单片机的内容。反之,如果采取第二种方案的话,则显得思路紊乱,而且大多数是电路的设计和我们所学到的知识的运用并没有那么的充分,所以选择的话应该是方法一。

  2.2 关于温湿度的定义

  温度:测量物体物理量,是国际单位制中7大物理量之一。温度不仅是用于人体的温度的测量,而且在科学的研究的过程中,物理和化学相关的一些反应都是要在一定的温度下进行的。温度的测量是测量中用的做广泛的测量,也是测量中最先开始注意的一个。单位为℃来表示的。

  湿度:空气中含有水分的多少,即空气的干湿程度叫湿度。湿度的测量也是很久以前就开始了相关的研究,但是当人们已经开始注意的时候,对于湿度的测量还是很困难的。湿度的表示方法主要有几种:绝对湿度,相对湿度和露点温度。

  绝对湿度AH:表示单位体积的空气中所含有的水气的质量。用待测空气中的水蒸气的质量和待测空气的总体积的比值来表示的。

  相对湿度RH:相对湿度是表示空气之中实际所含有水蒸气的分压和同温度下的饱和水蒸气的分压的百分比值。通常,用RH%来表示的相对湿度。当温度和压力变化的时候,因为饱和水蒸气的变化,所以水气之中的水蒸气压及时相同,其相对湿度也会发生变化的。日常生活中所说的空气湿度,就是相对湿度而言的。

  露点温度:保持压力一定而进行降温,使得气体中的水蒸气达到饱和而开始结露或者结霜时的温度成为露点温度,单位是℃。空气的相对湿度越高,就越容易结霜。混合气体中的水蒸气压,就是在该混合气体中露点温度下的饱和水蒸气压,因此通过测定空气中的露点温度,就可以测定空气的水蒸气压。

  2.3 设计系统中各模块的分析

  2.3.1 单片机控制单元

  在这次的系统设计之中,单片机AT89C52起到了决定性的作用,对于信息的处理和转换能力显而易见。在控制系统之中,单片机担任了人体中脑部的重要环节,它可以控制整个系统的运作和监督功能。单片机在这其中的位置也是中间环节,能够很好的做到串接的结构需要,同样对于传感器和LCD之间的转换也同样的是功不可没。它在前面监测着外界的温湿度信号的变化和温湿度传感器的工作的好坏,向后它能够通过自身的处理来控制温湿度的显示,让显示屏也能够准确无误的工作起来。

  设计中选择的单片机的型号为AT89C52类型的单片机。AT89C52是一种具有高性能,低电压的COMS8位的单片机类型。它里面既有可擦除的8kbytes的只读性质的程序存储器,还有256bytes的随机的数据存储器RAM。这类的单片机采用了ATMEL公司的高度集成的技术,非易失性存储技术生产的,同时还可以和MCS-52系统兼容,所以被大量广泛的应用了起来。单片机之中8位的中央处理器和flash的存储单元的设定是这个单片机的独到之处。

  该单片机中含有:兼容的指令系统;8kb的flash ROM;32个双向的i/o接口;256的内部的RAM;3个16位的可编程定时器/计数器中断;0到24的时钟电路;2个串行中断,可编程UART串行的通道;2个外部中断源,共有8个中断源‘2个读写中断口线,3级加密位;低功耗空闲和掉电模式,软件设置睡眠和唤醒的功能;还有PQFP,PDIP,TQFP以及PLCC等其他的几种不同的封装形式,用来满足不同的产品的要求。

  下图1为单片机AT89C52的管脚的示例图

  图1 AT89C52的引脚图

  2.3.2 晶体振荡电路模块和复位模块的设计

  晶振模块的说明

  单片机在运作的时候也是需要能量来源的,就像人体的运动需要消耗的能量是一个道理的。所以晶体振荡形成的时钟电路在单片机中同样的是比不可少的一个过程了,当然其单片机用作时候的所需电容的大小为30微伏。单片机工作需要能量供给方式为脉冲信号的输出,晶体振荡电路的作用就是来提供这样的一个脉冲信号的输出来维持单片机的运作的。与此同时,单片机能够在系统之中运作的速度也就完全的取决于,时钟驱动作用下晶振所发出的脉冲信号了。

  这种时钟驱动的电路如果说是10MHZ的发出频率的话,那么单片运作的速度也就是和它一样的数值10了。这种说明就和我们电脑里面的中央处理器的道理是一样的。数值越大就表现出能力的越强,价值越高。那么我们平时的单片机所需求的脉冲信号是多少呢?一般的情况下,我们的单片在24MHZ就可以高效稳定的运行起来了。如果低于这个数值,单片机就能正常的开始运行了,相对的如果大于这个数值,那么单片机同样的是不能够稳定的运行,就像热量过多一个性质的。如此的说法,还是说明了晶体振荡电路在系统之中的不可代替的功能。在单片机的系统的内部来说,就镶嵌有了时钟的振荡电路了,所以如果我们需要运行起来的话。只需要在单片机的外部的电路之中接通一个外部的振荡源就是可以的了。

  复位模块的说明

  复位电路虽然在电路之中仅仅占着很小的一个部分,但是却也是不可缺少的重要部分。没有了复位电路的系统不能很好的进行多次的复杂的系统运算了。所以来说复位电路是保持系统电路稳定运行的一个重要的环节,它的主要的功能是上电复位。当复位的信号不存在的时候,运行系统之中的微机部分才得以稳定而且高效率的运行下去。复位信号的电压在5V左右,有百分之5的上下限。即4.75~5.25之间就可以了。当然复位电路离不开的同样是时钟电路来提供的电源了。所以稳定的时钟电路和复位电路是相辅相成的。

  图2 复位电路图

  2.3.3 测量数据的显示模块

  LCD在整个的系统之中担任的角色相当于是人的脸。因为LCD是真正的直接的整个系统个对操作者展现的模块了。显示模块的主要实现的功能就是把传感器对外界所获得的信号来得以显示成为操作者能够识别并且读取出来的数值。当然该部分也是主要的由两个部分组成的,分别是SHT的传感器和LCD液晶显示器。如图3所示。

  图3 LCD模块图

  2.3.4 传感器模块

  图4 SHT10的模拟图

  如图4中的SCK是时钟的输入接口,DATA则是双向的数据线。

  传感器模块就是人体组成之中的体表的皮肤一样,他就是用来测量环境中的温湿度的大小的重要仪器。途中的按钮调节左右分别是湿度和温度的测量。而上下的按钮则是温湿度模拟时候的增大和减小。图中的两行数据也就是设置出来的温度和湿度。

  2.4 仿真的元件的介绍

  2.4.1 温湿度传感器SHT10的用途及介绍

  这种SHT系列的测量温湿度传感器是由瑞士的一所公司所推行的。制造的过程之中采用了COMS未加工的这一项专利技术,使得传感器的系统能够准确且稳定的运行下去。再内部有测湿和测温的两种感应元件和自带的A/D转换模块和一个2-wire的数字接口在整个的单芯片之中很好的装接起来。正是这种精湛的生产和设计技术,使得传感器有了有了低能耗,反应快和抗干扰能力强的有点。被很多的温湿度检测系统作为了首选。

  SHT10的传感器采用小体积的表面贴片的封装结构,自身的管脚的排列和标注如图5所示。NC是空的脚管,GND和VDD分别是接地端和电源接线端。SCK和DATA端是该传感器的重要端口,SCK是串行的时钟输入端口,DATA是双向的串行数据端口。

  图5 SHT10外部引脚图

  同时SHT10的两种测量体系的集成化,快速便捷使得它的应用十分的广泛了。系统中除了两种测量装置外,放大器和内部的存储系统也是一应俱全,最后通过接口和外部所需要连接的元件结合起来。如图6

  图6 SHT10内部结构图

  2.5 本章小结

  这个章节首先的通过系统总体的方案的选择来初步了解设计系统的内容。然后在通过各个工作模块的逐步分析,在系统之中承担的任务和功能的实现。还对个别模块之中的元件的选择做出了详细的介绍和了解。最后就能够真正的联系起来传感器模块、中央处理控制模块、晶振复位模块和显示屏幕模块在整个系统中的工作流程。

  3. 设计系统的软件调试运行

  3.1 系统仿真软件PROTUES

  3.1.1 PROTUES软件的介绍

  PROTUES是一种电子设计自动化的软件,提供着数字形式和模拟形式的仿真功能,里面还包含了各种的交直流的元器件和几十个元件库,类别十分的丰富。这个软件之中还含有显示中许多的仪器和仪表,能够满足使用者的学习和模拟电路的设计。由于这一个虚拟得软件的设立,使用者可以实现真是的设备到不了的限度,如最小和最大的限度的测试等。软件中对电路变量的测量,还可以经过处理后通过图形的模式展现出来,简单明了。

  当然本次的设计中主要用的对于单片机组成的系统的模拟了。PROTUES可以模拟51系列的单片机之外,还可以进行AVR、PRC等系列的仿真。具体的虚拟的设备有LED和与非门逻辑电路分析仪,示波器等。

  当然我们不仅仅是接通电路图就可以实现我们所要求的目的。我们还要在对应的程序编辑器之中写好对应的程序,然后生成文件导入到单片机之中实现控制。它所支持的编译软件有KEIL和MPLABD等,这里我们选择的KEIL进行程序的编写。

  总的来说,PROTUES在仿真系统的时候有着显著的作用。

  3.1.2 软件对设计系统的仿真效果

  首先,设计电路的时候我们要明白要用到的元件,然后在元件库之中搜索,添加到使用的列表处,便于使用。然后对设计的页面进行布局排列,再放上元器件,用导线吧各个元件依次的连接起来,最后检查确定之后开始程序的编写。程序的编写用到的是KEIL的程序编写软件。写完程序后编译成功,生成hex文件就可以通过PROTUES的单片机下载到里面进行调试观察现象了。

  图7 总体模拟接线图

  在SHT10上的按钮用来设置模拟的温湿度,左右是温湿度测量的切换,右边的上下则是调节温湿度的数值的大小的。然后通过系统的测量可以在显示屏幕上看到。

  设定模拟环境的温湿度数值,在传感器的显示如图8。经过系统的护理之后显示在LCD上的数值如图9所示。

  图8 SHT10模拟过程图

  图9 LCD模拟过程图

  通过该设计系统的模拟检测数据如下:

  模拟温度℃ 10 15 20 25 30

  实测温度℃ 10.2 15.3 20.1 25.4 30.2

  误差百分比% 0.2 0.3 0.1 0.4 0.2

  表1 模拟的温度数据

  模拟湿度%RH 30 35 40 45 50

  实测湿度%RH 31.4 35.7 42.0 48.1 52.3

  误差百分比% 1.4 0.7 2.0 3.1 2.3

  表二 模拟的湿度数据

  3.2 系统误差的分析

  首先,由于仪器本身就是存在的误差的,所以在所难免。其次设计这个温湿度测量的电路中还存在着不成熟的地方,包括器件和线路的连接与选择。

  还有在KEIL编程的时候,可会由于系统程序编写的不够完善,导致系统中会存在着误差。

  总的来说,运用SHT10的传感器,AT89C52的单片机做芯片和LCD的显示屏幕,是可以完成系统温湿度的测量的。通过上面的演示表格可以看出,误差在设计的允许范围内。所以设计还是可以实行的,只是其中还有很多的不足的地方以后还需要更专业的学习来认知。

  3.3 小结

  这个章节是基于以上的所有的章节作为基础的。首先对需用到的仿真软件PROTUES进行了总体的一个介绍,然后针对设计中的要求对该软件的使用方法以及广阔的功能详细的讲解。最后通过软件来连接所需要的设备,编写对应的程序来实现搜需要的功能。通过几组模拟的数据的测试,证明了该系统是能够满足当初设计时候的需要的,虽然没有把误差降到更小,但是还算比较成功的一次尝试了。

  设计总结

  通过这一次的毕业设计,更加详细的了解到了所学习的传感器和单片机的知识,也实现了温湿度检测系统的设计要求。在学校总是我们被动的作为知识吸收者,可是当我们自己开始要去设计学习一件事情的时候就会遇到很多的问题。毕竟我们学习的内容仅仅是一些简单而且基础的东西。就拿选材来说吧,温湿度检测系统中可以用到的传感器有很多的种类,但是我选择的是SHT10的温湿度传感器。首先考虑的是这种传感器是集温湿度的检测与一体的一种传感器,十分的简单方便。再其次它里面自带的数模转换的模块,数据放大器,有着很好的内部功能和结构的合理性。所以在测量的系统中会很好的做到高效,精准的功能,而且抗干扰能力也是很不错的。

  不仅仅是系统的元器件的选择,过程中的软件的使用也是考验了学习时候的技巧和运用能力。在软件中的连线也是参考了许多网上以及书上的资料进行的,这个过程是真正的增长知识的一个过程。通过不断的学习和思考,我也认识到了自己知识的薄浅,应该好好的学习学校的基础知识,然后就不会那么困难的对其他知识更好的理解掌握。

  其实在该系统之中还有很多的不足的地方,比如湿度的测量相对于温度有更大的误差,要进行更精确的修改。在对于操作者的显示模块方面还可以做出记录的折线图,来更加的明显的表明出温湿度的变化进行预防和改进。当然本人的专业知识有限,还没能达到相对应的设计水平。

  参考文献

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