温湿度检测仪的设计报告

时间：2023-10-30 19:12:41     来源： wwwkaiyun.com

  温湿检测在仓库管理、生产制造、气象观测、科学研究、国防军事以及日常生活中有广泛的应用，传统的模拟式温湿度传感器一般都要设计信号调理电路并需要经过复杂的校准和标定过程，因此测量精度很难保证，且在线性度、重复度、互换性、一致性等方面往往不尽人意。

  由于温湿度传感器及其控制管理系统是20世纪90年代才兴起的行业，因此利用温湿度传感器设计一款将度高、稳定性高、成本低的温湿度检测器有一定的未来市场发展的潜力。此单片机课程设计采用具有高精度，防干扰等优点的传感器，结合单片机技术，设计完成的温湿度检测器具有易携带、低功率等特点。克服了传统温湿度检测器需要校准的过程和精度较低的缺点。

  （1）单片机软件编程可简单地实现多数功能，自由度大，结构清晰，便于调试和维

  （2）STC89C52RC的应用十分广泛，有关技术的使用都很熟练，开发难度小。

  （3）DTH11温湿度传感器是一款含有己校准数字信号书序的温湿度复合传感器。它应用的数字采集技术和温湿度传感技术，可确定保证产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。

  （4）传感器包括一个电阻感湿与元件和一个NTC测温元件，因此DTH11品质卓越、响应速度快、抗干扰能力强。

  （5）DTH11进行温湿度检测时，在0℃-50℃内最高精度为5%左右，精度较高。

  （6）DTH11是将温度和湿度一起测量，具有搭建电路简单、体积小、编程容易的有点。

  主控芯片采用MSP430F149，温度传感器采用DS18B20和一个湿度传感器相结合。

  （2）DS18B20是数字信号输出，易于单片机处理和控制，消除了传统测量方法的许多外围电路。

  （3）DS18B20在0℃-100℃最大线的单总线数据传输方式有利于提高信号的稳定性和精度。

  因为本设计最简单，不需要MSP430F149如此功能强大的单片机，并且

  MSP430F149成本高，是TPFQ贴片封装，一定要采用PCB制版，增加了开发周期。而且使用DS18B20和一个湿度传感器来测量温湿度具有电路搭建复杂，体积大，编程困难等缺点。

  STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8k 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52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。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中

  断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外STC89X52 可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

  单片机控制模块由STC89C52RC最小系统组成，这中间还包括单片机、晶振电路和复位电路。晶振电路由18,19引脚接入2个30pf的电容和一个11.059MHz的晶振组合而成。最小系统如图4.3所示。

  DTH11具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、精度高、性价比极高等优点。采用单总线串行通信方式，供电电压范围为3.0V至5.5V，测量温度范围为0℃至50℃，湿度为20%至90%。DHT11芯片封装和管脚如图4.4所示。

  硬件设计是基于多个电路组合而成的整体，所以系统的程序设计思想也是面向各个硬件电路而设置的子程序（或者是面向各个子功能而设置的子程序），通过主程序按照一定的逻辑关系去调用它们，以此来实现总系统的功能。这样做才能够避免主程序代码过长，方便出错调试分析。

  主函数主要是对系统所有硬件进行初始化让总系统能战场工作,具体程序执行过程见图5.1主函数流程图。

  温湿度检测软件设计遵循单总线协议，MCU通过时序来写入和读出DTH11中的诗句。DTH11通过如下步骤完成操作：复位、接受应答、读取ROM序列号、启动温湿度转化、等待操作完成、保持数据。流程图如5.2所示。

  测量结果和标准温湿度有一定的误差，但是在误差范围内。证实了理论的科学性和可行性。系统可改进之处：进一步严格和完善DTH11的时序，可提高测量精度。

  通过这次设计我真的学到了很多东西。不仅了解了单片机的原理级应用，温湿度传感器方面的知识。另外也使我体会了一般的设计过程。也让我觉得单片机没有我想象中的那么难。上课的时候一直觉得单片机是一科很难的课程，需要极强的逻辑思维能力，能把自己的思维用程序表达出来。我觉得这就是单片机编程的最大困难。而我也是一开始就被这个拦路虎吓住了。没有努力过就放弃了。这门课对我来说怎会是不难呢。

  虽然在此次设计过程中遇到了很多问题，但是在老师和同学的帮助下我顺利完成了这次温湿度检测器的设计。

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