室内温湿度检测器的设计与实现

时间：2023-11-11 12:38:44     来源： wwwkaiyun.com

  近年来，随只能检测系统的快速的提升，基于单片机的温湿度检测系统将多传感器系统结合在一起。如何把多传感器集中于一个检测控制管理系统，综合利用来自多传感器的信息，获得对被测对象的可靠了解和解释，以利于系统做出正确的响应、决策和控制，是智能检测控制管理系统中要解决的最要紧的麻烦。在温湿度要求严格的场合，利用多传感技术能提高系统的可靠性和精度，亦能大大的提升系统的时间空间的覆盖范围。

  湿度测量始终是世界计量领域中著名的难题之一。一个看似简单的量值，深究起来，涉及相当复杂的物理及化学理论分析和计算。现代湿度测量方法最主要的有两种：干湿球测量法，电子式湿度传感器测量法。

  早在18世纪人类就发明了干湿球湿度计，干湿球湿度计的准确度取决于干球、湿球两支温度计本身的精度。湿度计必须处于通风状态：只有纱布水套、水质、风速都满足一定要求时，才可以做到规定的准确度。干湿球湿度计的准确度只有5％一7％RH。测量过程较为繁琐和复杂，而且读数的过程会产生人为的误差。

  第5章下载与调试，介绍了USB转串口驱动的安装，程序的烧录，以及设备的调试。

  温湿度检测器各主要部件的选择不仅要考虑性能稳定性，还应该要考虑价格，实现条件及使用上的要求等。

  本文将介绍以单片机为核心的温湿度检测器来对多点温湿度进行实时巡检。温湿度检测器包含的主要部分为控制电路，显示电路，温度和湿度采集电路，键盘电路，报警电路。要求各检测单元能独立完成各自功能，同时能根据控制电路的指令对温湿度进行不间断采集，并将采集来的信息通过显示器清晰的呈现给用户，如果采集的信息超出了预设范围，闪烁灯将给出报警示意用户，以便使用者根据自身的需求及时作出决定。

  本文设计的是基于单片机的室内温湿度检测与报警系统，运用温湿度传感器进行温度和湿度的检测，该仪器具有测量精度较高、硬件电路简单、并能很好的进行显示，可测试一些范围室内环境温湿度的特点。省去了人工检测的繁琐、耗时的过程，随时通过检测器的显示器进行读数，既方便，又快捷。

  测量温度的方法大致上可以分为接触式测温法和非接触式测温法两大类。接触式测温法的特点是测温元件直接与被测对象接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。非接触式测温法是一种比较新式的测量方法，它的特点是感温元件不与被测对象相接触，而是通过辐射进行热交换，故可以较远距离对被测对象进行测温，具有较高的测温上限。[1]

  （1）采用AT89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容。

  （2）STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS八位微控制器，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ROM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，使其为众多嵌入式控制应用系统提供灵活的解决方案。[2]

  （2）DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确定保证产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。[3]

  随着科学技术的加快速度进行发展，人类社会已取得了巨大进步！在居家生活、工农业生产、环保、气象、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境中的湿度和温度做测量及控制。传统的方法是用温度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行仔细的检测，对不符合温度和湿度要求的场所进行换气、降温和去湿等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性相对较大。随着生产的发展急需一个含有微型计算机或微处理器的测量仪器，由于它拥有对数据存储，运算逻辑判断及自动化的功能，有着智能作用等优点，一个低成本和具有较高精度的温度湿度检测器将在许多领域代替人工操作，自动不间断检测环境和温度和湿度。目前市场上都会存在的温湿度检验测试仪器大都是单点测量，而且温湿度信息传递不及时，精度达不到要求，不利于控制者根据温度、湿度变化及时做出决定。为此，本设计开发了一种能够同时测量多点，并实时性高、精度高，通过显示器显示温湿度信息，并能进行温湿度超限报警的测控产品。

  摘要：温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工农业生产中最常见最基本的工艺参数。随着时下人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注，而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的关系，所以对温度、湿度的检测就非常有必要了。本设计中的温湿度检测器与传统的温湿度计相比，具有读数方便，测量范围广，测量相对准确等优点，其输出温度采用数字显示，该设计配用全数字型温湿度传感器DHT11，温度测量范围0℃--50℃，湿度测量范围20%RH—95%RH，可以满足一般需要。若要求更宽测量范围，只需更换温湿度传感器型号，硬件电路及软件程序全兼容。温湿度测量响应时间快、长期稳定性好。采用先进的专用微处理器芯片STC89C52，可靠性高，抗干扰能力强。配用EEPROM芯片AT24C04，使存储的温度上限和湿度上限断电后不丢失。可以通过四个按键方便地实现温湿度上限的调整。当温度或湿度超限后，报警信号点亮相应报警灯。

  电子式湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业,经过几十年的发展，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。电子式湿度传感器生产厂在产品出厂前采用标准湿度发生器来逐支标定，电子式湿度传感器的准确度可以达到2％一3％RH，精确度较高。[1]

  第一种芯片AT89C51运用于电路设计中时由于不具备在线编程技术,当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。所以本次设计中不采用这种芯片。本次设计中采用STC89C52作为主控芯片。

  （1）HTF3223是基于独特工艺设计的电容元件，专利的固态聚合物结构电容HS1101做的频率输出湿度模块，测量的数据较为精确。

  第1章绪论，介绍了温湿度对我们正常的生活、生产、工作的影响，传统的温湿度测量方法的诸多缺点，本文设计的温湿度检测器的目的和意义，以及温湿度检测的发展状况以及存在的问题。

  第2章主要硬件的对比选择，介绍了单片机、温湿度传感器、输出显示设备的不相同的型号硬件之间优缺点的对比，通过性能，价格等方面选择本次设计所需硬件。