数字式温湿度传感器的应用设计—毕业设计
本科毕业设计
数字式温湿度传感器的应用设计
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I
摘要
本文介绍了基于单片机系统的数字式温湿度传感器在社会生产和生活中的应用。随着社会发展的日新月异，传感器在人们的生产和生活中的运用也越来越广泛。由于许多场合需要同时使用温度传感器和湿度传感器，因此，作为复合传感器的数字式温湿度传感器被广泛运用于各个领域和行业。本设计主要介绍以AT89C52单片机和SHT71温湿度传感器为基础所组成的系统，实现对温湿度的测量，并且通过制冷片的使用实现对温度的控制，完成各个部件的电路搭设，以及对各组成部分的编程工作。本设计使用了键盘控制和LED数码管显示，体现对应的测控系统的设计方法和手段。针对许多场合都要求对温湿度的控制，本设计以使用制冷片实现对温度的控制为例，体现控制系统的设计方法及应用。软件部分采用的并不是传统的汇编语言编程，而是较为容易和快捷的C语言完成软件编程。
关键词：单片机系统，数字式温湿度传感器，AT89C52，SHT71.
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Abstract
The subject of this article is the application of single-chip microcomputer in production and people’s daily life. As the quick development of our society, Sensor plays a more and more important role in our daily life. As temperature sensor and Humidity sensor are both required on many occasions, Humidity & Temperature Sensor, as a compound sensor, are now being used in various fields and industries. The design is mainly focused on introduction of the system which is based on AT89C52 single-chip microcomputer and SHT71 Humidity & Temperature Sensor. The system could measure the temperature and humidity, control temperature by the usage of film cooling, finish the electric circuit connection and the programming of each component. The design makes advantage of keyboard control and LED digital pipe to show it. At the same time, it reflects the design method and means of relative control system. To satisfy the need for controlling temperature and humidity, the design uses film cooling to complete it, meanwhile, the design method of the controlling system and its application can be embodied. As for the software part, it doesn’t use the traditional compilation language programming, but use C Language to finish the software programming, which is much easier and quicker.
Keyword:single-chip microcomputer,Humidity and Temperature Sensor ,AT89C52, SHT71.
III
目录
摘要....................................................................................................................................................... I I Abstract ................................................................................................................................................... III 目录..................................................................................................................................................... IV 第一章绪论 (1)
1.1选题的背景和意义 (1)
1.2本设计的内容与任务 (2)
第二章单片机的选型 (3)
2.1 单片机系统 (3)
2.1.1 MCS-51单片机 (3)
2.1.2 MCS-51单片机特点、功能简介 (3)
2.1.3 扩展部分 (4)
2.2 A T89C52单片机特点、功能介绍 (5)
第三章温湿度传感器 (7)
3.1 传感器的作用和前景 (7)
3.1.1 传感器的作用 (7)
3.1.2 传感器技术的发展前景 (7)
3.2 温湿度传感器 (8)
3.3温湿度一体化传感器 (8)
3.4 SHT71温湿度传感器 (9)
3.4.1 SHT71简介 (9)
3.4.2 SHT71的性能指标 (9)
3.4.3 SHT71接口说明 (10)
3.4.4 SHT71 与微控制器数据通讯的校验方法 (11)
第四章硬件设计 (13)
4.1 硬件设计系统框图 (13)
4.2 稳压电源 (13)
4.3 单片机与SHT71传感器的接口设计 (14)
4.3.1 SHT71的引脚和内部构成 (14)
4.3.2 SHT71与微处理器的接口设计 (15)
4.3.3 AT89C52单片机与SHT71传感器的接口设计 (16)
4.3.4 时钟电路 (17)
4.3.5 复位电路 (18)
4.4单片机键盘和显示部分 (19)
4.4.1 键盘部分 (19)
4.4.2 单片机显示部分 (20)
4.5 单片机控制接口部分 (22)
4.5.1 报警灯和蜂鸣器 (22)
4.5.2 制冷片 (23)
第五章软件设计 (27)
5.1 SHT71传感器的控制 (27)
IV
5.1.1 SHT71传感器的基本工作原理 (27)
5.1.2 SHT71传感器数据测量过程 (27)
5.1.3数据处理 (29)
5.2 扩展模块 (31)
5.2.1键盘控制 (31)
5.2.2 LED数码管显示 (33)
5.3 控制部分 (34)
结束语 (36)
参考文献 (37)
附录I (38)
附录II (52)
致谢 (55)
V
第一章绪论
第一章绪论
1.1选题的背景和意义
随着人类社会的进步和科技的发展，对自动化的要求也越来越高。在生产和生活中对于温湿度的控制要求也越来越严格。由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温湿度一体的传感器就会相应产生。温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。市场上的温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。
市场上常见的温度，湿度传感器以电压输出为主要表现形式，温度湿度与所表现出来的电压信号呈非线性的关系，且因为材料本身的差异，不同的传感器其非线性曲线也各不相同，缺乏一个产品应具备的通用性和互换性。
实际中的应用的温湿度传感器要具备以下特点：
1、敏感材料的特性随温湿度的变化有较大的变化，而且该变化易于测量；
2、材料对温湿度的变化有较好一一对应关系，即对除温湿度外其它物理量的变化不敏感。
3、性能误差及老化小，重复性好，尺寸小；
4、有较强的耐机械、化学及热作用等特点；
5、与被检测的温湿度范围和精度相适应。
温湿度的测量在仓储管理、工业生产制造、智能化建筑、科学研究及日常生活中被广泛应用，传统的模拟式湿度传感器需设计信号调理电路并需要经过复杂的校准、标定过程，测量精度难以得到保证，且在线性度、重复性、互换性、一致性等方面往往不尽人意。SHT71是瑞士Sensirion公司推出的基于CMOSns技术的新型温湿度传感器。该传感器将CMOS芯片技术与传感器技术结合起来，发挥出强大的优势互补作用。
SHT71智能化数字传感器内部集成了相对湿度传感器、温度传感器、放大器、14位A/D转换器、校准存储器（E2PROM）、随机存取存储器（RAM）、状态寄存器、循环冗余校验码（CRC）寄存器、二线串行接口、控制单元、加热器及低电压检测电路。这样就免去了传感器外围电路，保证了高可靠性和高稳定性，提高了看干扰能力。而且不需要经过复杂的校准、标定过程，测量精度得到保证，且在线性度、重复性、互换性、一致性等方面都不错。在未来的大型温湿测控系统中将得到广泛的应用。
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1.2本设计的内容与任务
目前温湿度传感器大多使用传统的模拟式传感器，传统的模拟式湿度传感器一般不仅要设计信号调理电路，还要经过复杂的校准和标定过程，其测量精度难以保证。而数字式传感器由于具有强抗干扰性，高可靠性和便于计算机接口等特点，已经被越来越广泛的应用。比较多人使用的是瑞士HOPE MICROELECTRONICS公司生产的FOST02/FOST02A温湿度传感器和瑞士SENSIRION公司的SHT7X/SHT1X系列温湿度传感器
单片机方面主要是由51系列单片机和A VR单片机多让人们采用。
本设计是利用SHT71传感器设计出一个可用到环境监测和控制的温湿度的控系统。利用SHT71温湿度传感器对环境温度和湿度进行采集和处理，从而实现对环境温湿度的实时检测和控制。
本设计主要由SHT71温湿度传感器、AT89C52单片机、命令键盘、显示模块和控制模块组成。主要任务是完成上述各个部分的电路搭设以及程序编写。
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第二章单片机的选型
第二章单片机的选型
2.1 单片机系统
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
目前多为使用的是A VR单片机和51单片机，两者相对而言，51单片机技术发展成熟，一直以来都有很多采用，大众对51单片机更为熟悉。而近年来越来越多人选用A VR单片机，其原因是A VR单片机的性能更好，而且C语言编程方面比51单片机更容易。
由于我本人所熟悉的是51单片机，所以本设计选用的是51单片机，下面就介绍一下51单片机的性能和特点。
2.1.1 MCS-51单片机
51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。
当前常用的51系列单片机主要产品有：
Intel的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；
ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等；
Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司的许多产品
2.1.2 MCS-51单片机特点、功能简介
MCS-51系列单片机是Intel公司1980年推出的高性能的8位单片机，MCS-51的典型产品为8051.与8048系列相比，MCS-51系列单片机无论是在片内RAM/ROM 容量、I/O功能、种类和数量，还是在系统扩展能力方面都有很大的加强。
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MCS-51系列单片机采用模块化实际，各种类型的单片机都是在8051（基本型）的基础上通过增、减部件的方式获得的。8051是片内ROM型单片机，内部具有4KB 掩膜ROM。在此基础上将掩膜ROM模块换成EPROM模块衍生出了8751（EPROM 型），去除掩膜ROM模块衍生出了8031（无ROM型）。上面三种类型称为MCS-51系列中的51子系列。
MCS-51的存储器
MCS-51单片机的存储器机构与常规的微型计算机的配置不同，它把程序存储器和数据存储器分开，各有自己的寻址系统、控制信号和功能。系统的存储器用来存放程序和始终保留的常数，数据存储器常用来存放程序运行中所需的常数或变量。
MCS-51的存储器除了有程序存储器ROM和数据存储器RAM之分外，还有片内和片外之分。片内存储器集成在芯片内部，是MCS-51的主要组成部分；片外存储器是外接的专用存储芯片，MCS-51只提供地址和控制命令，需要通过印刷电路板上的三总线才能联机工作。
（2）I/O接口
现在的单片机系列中普遍都有多种I/O口的型号，在I/O口的使用应从其功能和驱动能力上加以考虑，对于仅需增加少量的I/O口，最好是选用廉价的TTL或CMOS 电路扩展，这样可提高单片机口线的利用率。对于需扩展更多的I/O口，则可选用标准的I/O口扩展芯片8155、8255和8279等芯片，这些芯片的接口电路简单，编程比较方便，使用相对灵活，而且价格适中。[5]
2.1.3 扩展部分
MCS-51系列单片机具有较强的功能，其芯片内部集成了计算机的基本功能部件，如CPU、RAM、程序存储器、并行和串行I/O口以及定时/计时器等等。使用非常方便。通常情况下，对于小型的控制系统及检测系统，利用一片单片机就足够。但是在许多情况下，对于一些特殊要求的应用系统，要考虑到传感器、伺候控制接口以及人机对话接口等的需要，最小应用系统常常不能满足要求。往往还需要扩展一些外围芯片，以补充片内硬件资源的不足。系统扩展是单片机应用系统硬件设计中最常遇到的问题。系统扩展就是实现相应芯片的接口和编程。
MCS-51系统扩展有程序存储器（ROM）扩展、数据存储器（RAM）扩展、I/O 口扩展、中断系统扩展以及其他特殊功能扩展。
（1）键盘部分
本设计需要通过键盘控制来实现对量的控制。键盘是十分重要的人机对话的组成部分，是人向机器发出指令、输入信息的必需设备。
键盘分编码和非编码键盘。键盘上闭合键的识别由专用的硬件译码器实现并产生
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第二章单片机的选型
键编号或键值的称为编码键盘，如BCD码键盘，ASCII码键盘等；靠软件识别的称为非编码键盘。
(a)独立式键盘
每一个按键的电路是独立的，占用一条数据线。这种键盘占用硬件资源多，适合少量按键的情况。
独立式按键接口有中断方式的独立式按键工作状态和查询方式的独立式按键工作状态，都是按键直接与微处理器连接，通过读I/O口，判定个I/O口的电平状态，即可识别按下的按键。
（b）矩阵式键盘
相对于独立式键盘而言，矩阵式键盘的应用可节省I/O端口。矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。
一个3*3的行、列结构可以构成一个由9个按键的键盘。同理一个4*4的行、列可以构成一个含有16个按键的键盘等等。
很明显，在按键数量较多的场合，矩阵键盘与独立按键键盘相比，要节省很多的I/O口。矩阵键盘的按键设置在行、列线的交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端。列线通过上拉电阻接到+5V。
平时无按键动作时，列线处于高电平状态，而当由按键按下时，列线电平状态将由与此列线相连的行线电平决定。行线电平如果为低，则列线电平为低；行线电平如果为高，则列线电平亦为高。这一点是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键所在。
该电路中还有一个与门，这个与门用来产生中断信号，当键盘中没有键按下时，所有行线的输出都应为低电平，以区别于列线状态，当矩阵键盘中任何一只键按下时，与门输出由高电平变为低电平，向CPU申请中断，由于矩阵键盘中行、列线为多键共用，各按键均影响该键所在行和列的电平。因此各按键彼此将相互发生影响，所以必须将行、列线信号配合起来并作适当的处理，才能确定闭合键的位置。[3]
2.2 AT89C52单片机特点、功能介绍
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。
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图2-1 AT89C52的引脚结构
AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
AT89C52提供以下标准功能：8K字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两极中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。[8]
AT89C52作为51单片机的一个经典款型，使用面很广，许多设计都采用这款单片机。本设计采用AT89C52，从性能上考虑，AT89C52的技术成熟，稳定性好。而且存储器容量足够满足本设计要求。还有一点就是价格低廉。
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第三章温湿度传感器
第三章温湿度传感器
3.1 传感器的作用和前景
人们通常将能把被测物理量或化学量转化为与之有确定对应关系的电量输出的装置称为传感器，这种技术称为传感技术。传感器输出的信号有不同的形式，有电压、电流、频率、脉冲等，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。
3.1.1 传感器的作用
传感器是测量装置和控制系统的首要环节。如果没有传感器对原始参数进行精确可靠的测量，那么无论是信号转换或信息处理，或者最佳数据的显示和控制，都将称为一句空话。可以说，没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的自动检测和控制系统。现代电子技术和电子计算机为信息转换和处理提供了及其完善的手段，使检测和控制技术发展到崭新的阶段。但是如果没有各种精确可靠的传感器去检测各种原始数据并提供真实的信息，那么，电子计算机也无法发挥其应有的作用。如果把计算机比喻成人的大脑，那么传感器就是人的五官。
3.1.2 传感器技术的发展前景
传感器技术所涉及的知识非常广泛，渗透到各个学科领域。但是它们的共性是利用物理定律和物质的物理、化学和生物特性，将非电量转换成电量。所以如何采用新技术、新工艺、新材料以及探索新理论，以达到高质量的转换效能，使总的发展途径。
由于科学技术迅猛发展，工艺过程自动化程度越来越高，因此对测控系统的精度提出更高的要求。近年来，微型计算机组成的测控系统已经在许多领域得到应用，而传感器作为微型机的接口必须解决相容技术，根据这些时代特点，传感器将向以下几个方向发展。
（1）高精度：为了提高测控精度，必须使传感器的精度尽可能的高。
（2）小型化：很多测试场合要求传感器具有尽可能小的尺寸。
（3）集成化：集成化传感器有两种类型。一种是将传感器与放大器、温度补偿电路等集成在同一芯片上，既减小体积，又增加抗干扰能力；另外一种是将同一类的传感器集成在同一芯片上构成二维阵列式传感器，或称面型固态图像传感器，它可以测量物体的表面状况。
（4）数字化：为了使传感器与计算机直接联机，致力于数字式传感器研究是很
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重要的。
（5）智能化：智能化传感器是传感器与微型计算机结合的产物，它兼有检测与信息处理功能。与传统传感器相比它有很多特点，它的出现时传感器技术发展中的一个飞跃。国外已经有商业化的智能传感器，我国也开始了智能传感器的研究工作。
3.2 温湿度传感器
温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。市场上的温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。
热电式传感技术是将温度变化转换成电量变化的一种技术。在各种传感器中，热电式传感器是应用最为广泛的一种，如家电、医疗、国防、科研、航空技术、工业生产等领域，凡是需要调温、控温、测温的地方都要用到它。一般热电式传感器有热敏电阻、热电偶、铜电阻、热点开关、铂电阻、温敏二极管、温敏三极管、温敏晶闸管、集成温度传感器。
湿度是指大气中的水蒸气含量，通常采用相对湿度和绝对湿度两种表示方法绝对湿度是指单位空间中所含水蒸气的绝对含量、浓度或者密度，一般用符号AH表示。相对湿度是指被测气体中蒸气压和该气体在相同温度下饱和水蒸气压的百分比，一般用符号RH表示。相对湿度给出大气的潮湿程度，它是一个无量纲的量，在实际使用中多使用相对湿度这一概念。一般多使用的湿敏传感器是氯化锂湿敏电阻和半导体陶瓷湿敏电阻。
3.3温湿度一体化传感器
由于温湿度是人们日常接触的两个最重要的参数,而且一般彼此不可分离。因此，分成两个各自独立的传感器和仪表往往给工作带来不便,而一体化的温湿度传感器与配套仪表甚受用户欢迎。
曾有人企图设计制造一种既能测温度,又能测湿度的单一敏感元件,但至今仍未见到有一个能上市的,可见难度之大,问题的关键是如何把两种功能参数区分开来。所以全世界都在同一传感器内分别采用测温、测湿两种敏感元件。
这样温湿度一体化传感器的发展方向首先就是选用优质热敏、湿敏元件,这点前已论及,于此不再重复。其次是需要有先进的电路和测量、控制、显示等配套仪表。在市场上这类商品很多，比较多人使用的是瑞士HOPE MICROELECTRONICS公司生产的FOST02/FOST02A温湿度传感器和瑞士SENSIRION公司的SHT7X/SHT1X 系列温湿度传感器。
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第三章温湿度传感器
3.4 SHT71温湿度传感器
3.4.1 SHT71简介
SHT71是瑞士Sensirion公司推出的基于CMOSens技术的新型温湿度复合传感器。它是一种全新的基于智能传感器设计理念的新型传感器, 该传感器将温度、湿度传感器、信号调理、数字变换、串行数字通信接口、数字校准全部集成到一个高集成度、体积极小的芯片当中, 利用它可以同时测量目标对象的温度和湿度, 并实现数字式输出。在现代工业中,利用微控制器进行数据通讯的工业控制越来越广泛。特别是由于传输距离、现场状况等诸多可能出现的因素的影响, 微控制器与传感器之间的通讯数据常会发生无法预测的错误。为了防止错误所带来的影响, 在数据的接收端必须进行差错校验。本文基于温湿度内漏检测系统而编写的传感器SHT71和微控制器之间的串行通讯系统,介绍了一种软件差错校验方案—循环冗余校验法,克服了传统差错检验法对数据行或列的偶数个错误不敏感、漏判概率高等缺点,使校验过程既简单实用又成本低廉。
它应用专利的工业COMS过程微加工技术（CMOSens?），确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个14位的A/D转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。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。
内部结构主要包括了相对湿度传感器、温度传感器、放大器、14位A/D转换器、校准存储器（E2PROM）、随机存取存储器（RAM）、状态寄存器、循环冗余校验码（CRC）寄存器、二线串行接口、控制单元、加热器及低电压检测电路。
工作原理：首先利用两只传感器分别产生相对湿度或温度的信号，然后经过放大，分别送至A/D转换器进行转换、校准和纠错，最后通过二线串行接口将相对湿度或温度的数据输送至微控器。
3.4.2 SHT71的性能指标
温湿度传感器、信号放大调理、A/D转换、I2C总线接口全部集成于一个芯片上（CMOSens技术）；
全校准相对湿度及温度值输出；
工业标准I2C总线数字输出接口；
具有露点值计算输出功能；
免外围元件；
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卓越的长期稳定性；
湿度值输出分辨率为14位，温度值输出分辨率为12位，可编程降至12位和8位；
可靠的CRC数据传输校验功能；
片内装载的校准系数，保证100%的互换性。
电源电压：2.4V～5.5V;
电流消耗:测量0.55mA，平均0.28mA，睡眠0.3mA。
型号测湿精度[%RH] 测温精度 [℃]在 25℃封装
SHT 71 ±3.0 ±0.4 4-pin单排直插
表3-1 SHT71封装信息
3.4.3 SHT71接口说明
图3-1 典型应用电路
SHT71 的封装形式为小体积4 脚单线封装, 其引脚说明如下:
a）SCK：串行时钟输入；b）VDD：2.4～5.5 V电源端；c）GND：接地端；d)DATA：双向串行数据线。
传感器通过串行数字通信接口(SCK和DATA)可与任何种类微处理器、微控制器系统连接, 减少了传感器接口开发时间及降低了硬件成本。
电源引脚：SHT71的供电电压为 2.4~5.5V。传感器上电后，要等待11ms 以越过“休眠”状态。在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。
串行接口(两线双向)：SHT71的串行接口，在传感器信号的读取及电源损耗方面，都做了优化处理；但与I2C 接口不兼容，详情参见FAQ 。
串行时钟输入(SCK)：SCK 用于微处理器与SHTxx 之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小SCK频率。
串行数据(DATA)：DATA三态门用于数据的读取。DATA在SCK时钟下降沿之
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第三章 温湿度传感器
11 后改变状态，并仅在SCK 时钟上升沿有效。数据传输期间，在SCK 时钟高电平时，DATA 必须保持稳定。为避免信号冲突，微处理器应驱动DATA 在低电平。需要一个外部的上拉电阻（例如：10k Ω）将信号提拉至高电频。上拉电阻通常已包含在微处理器的I/O 电路中。
发送命令：用一组“启动传输”时序，来表示数据传输的初始化。它包括：当SCK 时钟高电平时DA TA 翻转为低电平，紧接着SCK 变为低电平，随后是在SCK 时钟高电平时DATA 翻转为高电平。
图3-2 “启动传输”时序
后续命令包含三个地址位（目前只支持“000”），和五个命令位。SHT71会以下述方式表示已正确地接收到指令：在第8个SCK 时钟的下降沿之后，将DATA 下拉为低电频（ACK 位）。在第9个SCK 时钟的下降沿之后，释放DATA （恢复高电平）。 [1]
命令
代码 预留
0000x 温度测量
00011 湿度测量
00101 读状态寄存器
00111 写状态寄存器
00110 预留
0101x-1110x 软复位，复位接口，清空状态寄存器，即清空为默认值下一次命令前等待至少11ms
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表3-2 SHT71命令集 3.4.4 SHT71 与微控制器数据通讯的校验方法
由于现场工作环境一般较恶劣,存在各种干扰源,为了保证数据传输的可靠性,在SHT71 内部集成了循环冗余校验(CRC2Cyclic Redundancy Check)硬件电路。CRC 是一种强有力的错误检测技术,在传送信息时,发送方根据所发送的信息的具体内容计算出一个称为CRC 的值,并连同信息串一起发送;而接收方则根据接收到的信息串用同样的方法生成一个CRC 值,若与收到的CRC 值一致,则可以认为信息传送正确。使用
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CRC不能保证100%检测到错误,但它可以极大地增加发现错误的机会,而且它要求极少的硬件消耗就能实现,所以CRC被广泛作为校验手段。SHT71采用的是CRC码(又称为多项式码),它能检测出下列错误:
所有的双错、奇数位错、突发长度小于等于8的突发错、绝大部分突发长度较长的突发错。测量完温度(或湿度)后,根据测量的信息生成一个CRC值,然后一同发送到微控制器中去。微控制器根据接收到的信息按照同样的方法生成一个CRC值,若与接收到的CRC值一致,则可以认为信息传送正确;否则要求传感器重新测量数据然后再按同样的方式发送。
计算算法如下:
a)初始化CRC寄存器中的值为00H；
b)将传输或接收的数据位与bit7 比较；
c)如果该数据位与bit7 相同,将CRC寄存器中的值向右移位,bit0 =‘0’。否则将CRC寄存器中的值向右移位,然后将bit4 和bit5 反相,bit0 =‘1’；
d)传输或接收新的数据位,然后重复（b）；
SHT71生成的CRC值被完全倒转(bit0 = bit7 ,bit1 = bit6 ,. . . ,bit7 = bit0) 。根据SHT71 的CRC值生成算法原理,在微控制器中用软件来实现CRC 校验。
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第四章硬件设计
第四章硬件设计
4.1 硬件设计系统框图
SHT71传感器与单片机的连接只需两条线。则本系统框图如下:
图4-1 硬件设计框图
4.2 稳压电源
在整个单片机系统设计中，电源设计是需要首先考虑的，这决定系统是采用单电源方案还是多电源方案，系统的消耗有无特殊规定等。不同的电源方案决定整个系统的方案选择。
本设计采用AMS1117稳压器。AMS1117是一个正向低压降稳压器，在1A电流下压降为1.2V。
AMS1117有两个版本:固定输出版本和可调版本,固定输出电压为1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V,具有1％的精度；固定输出电压为1.2V的精度为2%。
AMS1117内部集成过热保护和限流电路,是电池供电和便携式计算机的最佳选择。
AMS1117的特点：
1）固定输出电压为1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V和可调版本，具有1％的精度；
2）固定输出电压为1.2V的精度为2％；
3）低漏失电压：1A输出电流时仅为1.2V ；
4）限流功能；
5）过热切断；
13
大学本科毕业设计
14 6）温度范围：-40°C~125°C 。
稳压电源电路图：
图4-2 稳压电源电路图
AMS1117是一个低漏失电压调整器,它的稳压调整管是由一个PNP 驱动的NPN 管组成的,漏失电压定义为：VDROP=VBE+VSAT 。
AMS1117有固定和可调两个版本可用，输出电压可以是：1.2V ，1.5V ，1.8V ，
2.5V ，2.85V ，
3.0V ，3.3V ，和5.0V 。片内过热切断电路提供了过载和过热保护,以防环境温度造成过高的结温。
为了确保AMS1117的稳定性,对可调电压版本,输出需要连接一个至少22μF 的钽电容。对于固定电压版本，可采用更小的电容，具体可以根据实际应用确定。通常，线性调整器的稳定性随着输出电流增加而降低。[11]
本设计采用的电源是5V 的稳压电源，所以稳压电源输出端VOUT 选择输出的电压为5V 。由于AMS1117的输入电压是15V 以下，所以输入电压VIN 为15V 以下。
稳压电源的输出端VOUT 将接到单片机系统的输入端，即图4-5的输入端Vcc 。
4.3 单片机与SHT71传感器的接口设计
4.3.1 SHT71的引脚和内部构成
SHT71传感器是一款由多个传感器模块组成的单片全校准数字输出相对湿度和温度传感器。
SHT71的内部结构如图4-3所示，主要包括了相对湿度传感器、温度传感器、放大器、14位A/D 转换器、校准存储器（E2PROM ）、随机存取存储器（RAM ）、状态寄存器、循环冗余校验码（CRC ）寄存器、二线串行接口、控制单元、加热器及低电压检测电路等。
SCK 是传感器和微处理器之间同步传输时钟输入端。DATA 三态门用于数据的读取。DATA 在SCK 时钟下降沿之后改变状态, 并仅在
SCK 时钟上升沿有效。数据
温湿度传感器_课程设计
等级: 湖南工程学院 课程设计 课程名称单片机原理与应用 课题名称环境温、湿度检测系统设计 专业自动化 班级1191 学号20 姓名 指导教师李晓秀王迎旭 2013年12月12日
湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称单片机原理与应用 课题环境温、湿度检测系统设计 专业班级自动化 学生姓名 学号2011 指导老师李晓秀 审批 任务书下达日期2013年12月1日任务完成日期2013年12月13日
主要设计条件 设计内容与设计要求 设计内容： 本课题要求以单片机为核心，采用温湿度传感器DHT11设计一个对环境温度湿度的检测系统，要求用按键控制系统选择分别对温度或湿度的测试、复位、清除功能，用四位LED数码管显示实时温度和温度。 设计要求： 1）确定系统设计方案； 2）进行系统的硬件设计； 3）完成必要元器件选择； 4）系统软件设计及调试； 5）系统联调及操作说明 6）按规范要求写设计说明书
精彩文档
1、PC机及单片机调试软件； 2、开发板1块； 3、系统设计、调试所需的元器件 说明书格式 1.课程设计任务书 2.目录 3.总体方案确定 4.各单元硬件电路设计及计算方法 5.软件设计与说明（包括流程图） 6.调试结果与必要的调试说明 7.总结 8、参考文献 9、附录 附录A系统原理图 附录B程序清单 10、课程设计成绩评分表。 进度安排
设计时间分为二周 第一周 星期一、上午：布置课题任务，课题介绍及讲课。 下午：借阅有关资料，总体方案讨论。 星期二、确定总体方案，学习与设计相关内容。 星期三、各部分方案设计，各部分设计。 星期四、设计及调试。 星期五、设计及调试。 星期六、设计及调试。 第二周 星期一：设计及调试。 星期二：设计及调试。 星期三：调试、写说明书。 星期四--星期五上午：写说明书、完成电子版并打印成稿。 星期五下午：答辩。 参考文献 [1]王迎旭等.单片机原理及及应用[M]机械工业出版社.2012年 [2]康华光等.模拟电子技术第五版[M]高等教育出版社2011年 [3]杜树春等.单片机C语言[M]北京航空航天大学出版社 目录
大学物理实验-温度传感器实验报告
关于温度传感器特性的实验研究 摘要：温度传感器在人们的生活中有重要应用，是现代社会必不可少的东西。本文通过控制变量法，具体研究了三种温度传感器关于温度的特性，发现NTC电阻随温度升高而减小；PTC电阻随温度升高而增大；但两者的线性性都不好。热电偶的温差电动势关于温度有很好的线性性质。PN节作为常用的测温元件，线性性质也较好。本实验还利用PN节测出了波 尔兹曼常量和禁带宽度，与标准值符合的较好。 关键词：定标转化拟合数学软件 EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE NATURE OF TEMPERATURE SENSOR 1.引言 温度是一个历史很长的物理量，为了测量它，人们发明了许多方法。温度传感器通过测温元件将温度转化为电学量进行测量，具有反应时间快、可连续测量等优点，因此有必要对其进行一定的研究。作者对三类测温元件进行了研究，分别得出了电阻率、电动势、正向压降随温度变化的关系。 2.热电阻的特性 2.1实验原理 2.1.1Pt100铂电阻的测温原理 和其他金属一样，铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性。利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω（即Pt100）。铂电阻温度传感器精度高，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器，本实验即采用这种铂电阻作为标准测温器件来定标其他温度传感器的温度特性曲线，为此，首先要对铂电阻本身进行定标。 按IEC751国际标准，铂电阻温度系数TCR定义如下： TCR=(R100-R0)/(R0×100) (1.1) 其中R100和R0分别是100℃和0℃时标准电阻值（R100=138.51Ω，R0=100.00Ω），代入上式可得到Pt100的TCR为0.003851。 Pt100铂电阻的阻值随温度变化的计算公式如下： Rt=R0[1+At+B t2+C(t-100)t3] (-200℃ 目录 摘要 (1) 一课程设计任务和功能要求 (1) 二设计应用背景 (1) 三系统分析 (1) 1．总体设计方案 (1) 2. 硬件设计 (2) … 3. 软件设计 (2) 4. 难点分析 (3) 四实施方案 (4) 1. 传感器模块设计 (4) 风速传感器模块 (4) 温度传感器模块 (5) 湿度传感器模块 (7) 2. 优缺点分析及成本 (9) > 五设计总结 (10) 六参考文献 (10) 七成员及分工情况 (10) 摘要 介绍一个小型多功能气象监测系统，该气象监测系统通过各类风速、风向、温度、湿度传感器将检测到的数据自动进行汇总分析并通过LCD显示。 关键词：风速风向传感器；单片机；温湿度传感器 一课程设计任务和功能要求 现通过传感器设计一款既能测量温湿度也可同时测量风速风向的设备，可服务于生产、生活的众多领域。 二设计应用背景 现在社会高度发达，气象状况变化万千，气象监测和灾害预警工程对于保障社会经济发展和人民生产生活有重要意义，气候状况对经济活动的影响也越累越显著，人们需要实时了解当前的气象状况。风速、风向以及温度湿度测量是气象监测的一项重要内容。 该气象监测系统通过各类风速风向温度湿度传感器将检测到的数据自动进行汇总分析，并传输到终端平台。可以达到无人监管，数据自动传输，更加省时省力方便快捷。 三系统分析 1．总体设计方案 小型自动气象站主要由三大功能模块组成，分别为主控模块、信号采集模块、显示模块。小型自动气象站的组成框图如图1所示 图1 小型气象系统框图 2. 硬件设计 小型多功能气象监测系统其工作原理如图2所示，它以C8051F020单片机为 核心，通过风速、温度、湿度传感器将检测到的数据进行汇总分析，单片机驱动LCD 显示屏将风速、温度、湿度显示出来，以便于气象分析人员分析气象数据得出当前的气象特征，进而对气象可能影响到的事物做出规划，起到预防作用，减少不必要的损失。 图2 硬件连接图 3. 软件设计 单片机软件设计程序主要包括里初始化程序；输出实时风力风向、温度湿度 温度传感器 数 据 风速传感器 湿度传感器 单片机 电源电路 按键控制 LCD 显示 单片机课程设计 项目名称基于单片机的湿度显示器设计 专业班级通信092 学生 指导教师 2012年12月12日 摘要 温度和湿度是两个最基本的环境参数，人们生活与温湿度息息相关。在日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域，经常需要对环境温度和湿度进行测量和控制。准确测量温湿度在生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要。因此，研究温湿度的测量方法和装置具有重要的意义。 随着科技的不断发展，单片机技术已经普及到我们的工作、生活、科研等各个领域。已经成为一种比较成熟的技术。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便等优点，目前已经渗透到我们工作和生活的方方面面。 本论文介绍了一种以AT89C51为主要控制器件，以DHT11为数字温度传感器的新型数字温湿度计。本设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。 关键词：温湿度传感器； LCD1602； AT89C51； DHT1 1； Abstract Temperature and humidity are the two most basic environmental parameters, people's life is closely related with the temperature and humidity. In daily life, industry, medicine, environmental protection, chemical industry, petroleum and other fields, we often need to environment temperature and humidity measurement and control. Accurate measuring temperature and humidity in biological pharmacy, food processing, paper making industries is very important. Therefore, the study of the temperature and humidity measurement method and equipment has important significance. With the continuous development of science and technology, microcontroller technology has spread to our work, life, scientific research, and other fields. Has become a more mature technology. Due to the high level of integration SCM, strong function, high reliability, small volume, low power consumption, easy to use, etc., and has penetrated into our work and all aspects of life. This paper introduces a kind of AT89C51 as the main control device, in order to DHT11 digital temperature sensor for new digital temperature and humidity meter. This design mainly includes hardware circuit design and software design. Keywords:Temperature and humidity sensor; LCD1602; AT89C51; DHT1 1; 目录 目录 (1) 第一章概述 (2) 1.1 设计题目 (2) 1.2 设计目的 (2) 1.3 设计器材 (2) 1.4 任务分析 (2) 第二章设计原理 (3) 2.1 嵌入式操作系统的概述 (3) 2.2设计原理 (3) 第三章系统设计 (5) 3.1 系统需求分析 (5) 3.2 硬件设计 (5) 3.3 软件设计 (6) 第四章详细设计 (8) 4.1主函数 (8) 4.3湿度的转化实现代码 (9) 4.4TFT屏幕显示设置 (9) 4.5 下载运行 (9) 总结 (10) 致谢 (11) 第一章概述 1.1 设计题目 在LPC2103开发板上，实现设定温度以及控制功能。 1.2 设计目的 1、本次课程设计的主要目的是实现温度的控制功能，锻炼学生的动手能力以及注重课外实践的培养，使得理论与实践相结合； 2、了解并掌握掌握相关专业课程知识和设计能力； 3、初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技术； 4、提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力； 5、加深对专业课的理解，强化学生的逻辑思维能力和动手能力，巩固良好的编程习惯，掌握工程软件设计的基本方法，为将来工作的学习打下坚实基础。 1.3 设计器材 本课程设计需要的硬件要求和软件配置具体要求如下： 硬件要求：一台PC机、LPC2103开发板一块； 软件配置：KEIL软件、J-Flash ARM，串口助手； 1.4 任务分析 有许多客观需求促进了ARM处理器的设计改进。首先，便携式的嵌入式系统往往需要电池供电，为降低功耗，ARM处理器已经被特殊设计成较小的核，从而延长了电池的使用时间。高的代码密度是嵌入式系统的又一个重要需求。由于成本问题和物理尺寸的限制，嵌入式系统的存储器是很有限的。所以，高的代码密度对于那些只限于在板存储器的应用是非常有帮助的。 另外，嵌入式系统通常都是价格敏感的，因此，一般都使用速度不高，成本较低的存储器。ARM内核不是一个纯粹的RISC体系架构，这是为了使他能够更好的适应其主要应用领域——嵌入式系统。在某种意义上，甚至可以认为ARM内核的成功，正是因为它没有在RISC 的概念上沉入太深。 本系统的设计过程中，根据嵌入式系统的基本设计思想，系统采用了模块化的设计方法，并且根据系统的功能要求和技术指标，系统遵循自上而下，由大到小，由粗到细的设计思想，按照系统的功能层次，在设计中把硬件和软件分为若干功能模块设计和调试，然后全部连接起来统调。 学号：2009012708 2013届本科生毕业论文（设计）题目：空气温湿度测量仪设计 学院(系)：机械与电子工程学院 专业年级：机械电子工程091 学生姓名：申士杰 指导教师：朱兆龙 合作指导教师： 完成日期： 2013年6月 空气温湿度测量仪设计 摘要 植物生长都需要适宜的环境条件，环境温湿度是最主要的环境因子之一。空气温湿度的测量对农业生产十分关键。通过比较多种温湿度测量方法，设计一种基于单片机的空气温湿度测试仪。本设计采用51单片机STC89C51为核心处理器，由空气温湿度传感器所测数据送入单片机，进行运算处理，最终在LCD016L上显示测量结果。系统基于模块化设计确定各模块单元，并选择相应的电子元器件，进而进行电路设计。系统硬件电路主要由单片机外围电路、传感器电路、电源电路、液晶显示电路等组成。在此基础上，设计系统软件；软件部分包括单片机外围模块、温湿度传感器模块、电源模块以及人机交互模块的程序设计。电路原理图在proteus软件进行仿真，仿真结果表明电路原理上可行。根据设计方案，空气温湿度测量仪可以具有读取方便，操作简单，测量精确的优点。 关键词:空气温湿度；液晶显示；STC89C51；SHT10 Design of Air temperature and humidity meter Abstract Temperature and humidity environment is the most important factor for that Plant growth requiring appropriate environmental conditions. The measurement of temperature and humidity is critical to agricultural production. Therefore, by comparing a variety of temperature and humidity measurement methods, design a microcontroller-based tester of temperature and humidity . This design uses 51 single core processor STC89C51 by air temperature and humidity sensors of the measured data into the microcontroller, operation processing, culminating in LCD016L display the measurement result . System is based on a design of modular to determine each module unit, and select the appropriate electronic components, and circuit design further. System hardware circuit by the MCU peripheral circuit, sensor circuit, power circuit, liquid crystal display circuit and other components .On this basis, design system software; software parts includes module of On this basis, design system software; software part includes control module, the module of temperature and humidity sensor, the module of power and the module of human-machine interaction programming ,the module of temperature and humidity sensor, the module of power and the module of human-machine interaction programming. Schematic circuit is simulation in the proteus, and simulation results show that schematic is viable. According to design, the measuring instrument of air temperature and humidity may have the advantages of easy operating, easy reading and having precise measurements. Keywords：temperature and humidity of air ; LCD; STC89C51;SHT10 : 温度传感器课程设计报告 专业：电气化 年级： 13-2 学院：机电院 { 姓名：崔海艳 学号：35 … ^ -- 目录 1 引言 (3) 2 设计要求 (3) 3 工作原理 (3) 4 方案设计 (4) … 5 单元电路的设计和元器件的选择 (6) 微控制器模块 (6) 温度采集模块 (7) 报警模块 (9) 温度显示模块 (9) 其它外围电路 (10) 6 电源模块 (12) 7 程序设计 (13) — 流程图 (13) 程序分析 (16) 8. 实例测试 (18) 总结 (18) 参考文献 (19) \ 。 1 引言 传感器是一种有趣的且值得研究的装置，它能通过测量外界的物理量，化学量或生物量来捕捉知识和信息，并能将被测量的非电学量转换成电学量。在生活中它为我们提供了很多方便，在传感器产品中，温度传感器是最主要的需求产品，它被应用在多个方面。总而言之，传感器的出现改变了我们的生活，生活因使用传感器也变得多姿多彩。 温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等，常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同，在工业企业中，如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大，滞后现象严重，存在很多不确定的因素，难以建立精确的数学模型，从而导致控制系统性能不佳，甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用，但由于继电器动作频繁，可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式，但PID控制对象的模型难以建立，并且当扰动因素不明确时，参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测 2 设计要求 1. 引言 1.1 温室控制系统设计背景 中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如:空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚的温度和湿度参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚温度、湿度，使大棚形成有利于蔬菜，水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节[1]。 影响作物生长发育的环境条件主要包括:温度、湿度、光照、CO2浓度、土壤等。所有这些环境条件之间是相互作用、相互联系、相互耦合的，某个控制变量发生改变，会影响其它控制变量的变化。作物的生长发育是所有这些环境条件综合作用的结果。温度和湿度一直是人类关注的对象，这两种环境因素时刻影响着人们的生产和生活，下面主要就温度和湿度对作物的影响进行简略说明。 基于51单片机SHT11温湿度传感器检测程序(含电路图) 下面是原理图： 下面是SHT11与MCU连接的典型电路： 下面是源代码： view source print? 001.#include 课程设计任务书 题目基于AD590的温度测控系统设计 系(部) 信息科学与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 班级电气092 学生姓名刘玉兴 学号090819210 月日至月日共周 指导教师(签字) 系主任(签字) 年月日 摘要 温度是工业生产和自动控制中最常见的工艺参数之一。过去温度检测系统设计中,大多采用模拟技术进行设计,这样就不可避免地遇到诸如传感器外围电路复杂及抗干扰能力差等问题;而其中任何一环节处理不当,就会造成整个系统性能的下降。随着半导体技术的高速发展,特别是大规模集成电路设计技术的发展, 数字化、微型化、集成化成为了传感器发展的主要方向。 以单片机为核心的控制系统．利用汇编语言程序设计实现整个系统的控制过程。在软件方面，结合ADC0809并行8位A／D转换器的工作时序，给出80C51单片机与ADC0908并行A ／D转换器件的接口电路图，提出基于器件工作时序进行汇编程序设计的基本技巧。本系统包括温度传感器，数据传输模块，温度显示模块和温度调节驱动电路，其中温度传感器为数字温度传感器AD590，包括了单总线数据输出电路部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。 关键词：单片机、汇编语言、ADC0809、温度传感器AD590 Abstract Temperature is the most common one of process parameters in automatic control and industrial production. In the traditional temperature measurement system design, often using simulation technology to design, and this will inevitably encounter error compensation, such as lead,complex outside circuit,poor anti-jamming and other issues, and part of a deal with them Improperly, could cause the entire system of the decline. With modern science and technology of semiconductor development, especially large-scale integrated circuit design technologies, digital, miniaturization, integration sensors are becoming an important direction of development. In the control systems with the core of SCM，assembly language programming is used to achieve the control of the whole system．Combining with the operation sequence of ADC0809，the interface circuit diagrams of 80C51 SCM and ADC0809 parallel A／D conveger ale given．The basic skills of assembly language programming based on the operation se—quenee of the chip ale put forward．This system include temperature sensor and data transmission, the moduledisplays 嵌入式系统原理与应用 课程设计 —基于ARM9的温度传感器 学号：2012180401** 班级：**************1班 姓名：李* 指导教师：邱* 课程设计任务书 班级: ************* 姓名：***** 设计周数: 1 学分: 2 指导教师: 邱选兵 设计题目: 基于ARM9的温度传感器 设计目的及要求: 目的： 1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。 2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊 接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。 3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能 够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。 4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的 电子器件图书。 5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字 万用表。 6.掌握和运用单片机的基本内部结构、功能部件、接口技术以及应用技术。 7.各种外围器件和传感器的应用； 8.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。 要求： 1.学生都掌握、单片机的内部结构、功能部件，接口技术等技能； 2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板， 调试程序； 3.焊接和写汇编程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；. 4.完成课程设计报告 设计内容和方法:使用温度传感器PT1000，直接感应外部的温度变化。使用恒流源电路，保证通过PT1000的电流相等，根据PT1000的工作原理与对应关系，得到温度与电阻的关系，将得到的电压放大20倍。结合ARM9与LCD，将得到的参量显示在液晶屏上。 DHT11温湿度传感器C程序 说明： DHT11温湿度传感器只有整数位没有小数，传感器内部小数位留空备用，使用该程序时，只需要在while循环里面调用RH函数即可，间隔时间大于1秒，读取以下几个效验后的变量可以获取温湿度值： U8RH_data_H 湿度高8位整数位 U8RH_data_L 湿度低8位小数位（空的） U8T_data_H 温度高8位整数位 U8T_data_L 温度低8位整数位（空的） 1，如果是用数码管显示，按时序延时18毫秒后如果有中断得关中断，取完40个Bit数据后开中断，防止MCU内部中断打断时序时间，引起读数误差或 读不出来的问题，LCD显示器无需该操作。 2，循环读取传感器时间得大于1秒，否则读不准。 自己做的实验板温度25，湿度45% #include 位整型变量*/ typedef signed int S16; /* defined for signed 16-bits integer variable 有符号16位整型变量*/ typedef unsigned long U32; /* defined for unsigned 32-bits integer variable 无符号32位整型变量*/ typedef signed long S32; /* defined for signed 32-bits integer variable 有符号32位整型变量*/ typedef float F32; /* single precision floating point variable (32bits) 单精度浮点数（32位长度）*/ typedef double F64; /* double precision floating point variable (64bits) 双精度浮点数（64位长度）*/ // #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define Data_0_time 4 //----------------------------------------------// //----------------IO口定义区--------------------// //----------------------------------------------// sbit P2_0 = P3^2 ; //----------------------------------------------// //----------------定义区--------------------// //----------------------------------------------// U8 U8FLAG,k; U8 U8count,U8temp; U8 U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata; U8 U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_t emp; U8 U8comdata; U8 outdata[5]; //定义发送的字节数 U8 indata[5]; U8 count, count_r=0; U8 str[5]={"RS232"}; U16 U16temp1,U16temp2; void Delay(U16 j) { U8 i; for(;j>0;j--) { for(i=0;i<27;i++); 温度传感器实验 姓名学号 一、目的 1、了解各种温度传感器（热电偶、铂热电阻、PN 结温敏二极管、半导体热敏电阻、集成温度传感器）的测温原理； 2、掌握热电偶的冷端补偿原理； 3、掌握热电偶的标定过程； 4、了解各种温度传感器的性能特点并比较上述几种传感器的性能。 二、仪器 温度传感器实验模块 热电偶（K 型、E 型） CSY2001B 型传感器系统综合实验台（以下简称主机） 温控电加热炉 连接电缆 万用表：VC9804A，附表笔及测温探头 万用表：VC9806，附表笔 三、原理 （1）热电偶测温原理 由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。 图1中T 为热端，To 为冷端，热电势 本实验中选用两种热电偶镍铬—镍硅（K 分度）和镍铬—铜镍（E 分度）。 （2）热电偶标定 以K 分度热电偶作为标准热电偶来校准E 分度热电偶，被校热电偶热电势与标准热电偶热电势的误差为 式中：——被校热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。 ——标准热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。 ——标准热电偶分度表上标定温度的热电势值。 ——被校热电偶标定温度下分度表上的热电势值。 ——标准热电偶的微分热电势。 （3）热电偶冷端补偿 热电偶冷端温度不为0℃时，需对所测热电势值进行修正，修正公式为： E（T，To）=E(T,t1)+E(T1,T0) 即：实际电动势＝测量所得电势＋温度修正电势 （4）铂热电阻 铂热电阻的阻值与温度的关系近似线性，当温度在0℃≤T≤650℃时， 式中：——铂热电阻T℃时的电阻值 ——铂热电阻在0℃时的电阻值 A——系数（=3.96847×10-31/℃） B——系数（=-5.847×10-71/℃2） 将铂热电阻作为桥路中的一部分在温度变化时电桥失衡便可测得相应电路的输出电压变化值。 （5）PN结温敏二极管 半导体PN 结具有良好的温度线性，根据PN 结特性表达公式 可知，当一个PN 结制成后，其反向饱和电流基本上只与温度有关，温度每升高一度，PN 结正向压降就下降2mv，利用PN 结的这一特性可以测得温度的变化。 （6）热敏电阻 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度升高而急剧下降这一特性制成的热敏元件。它呈负温度特性，灵敏度高，可以测量小于0.01℃的温差变化。图2为金属铂热电阻与热敏电阻温度曲线的比较。 实验一 直流激励时霍尔传感器位移特性实验 一、 实验目的： 了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理： 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效应的元件成为霍尔元件，根据霍尔效应，霍尔电势U H ＝K H IB ，当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为kx U H ，式中k —位移传感器的灵敏度。这样它就可以用来测量位移。霍尔电动势的极性表示了元件的方向。磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度就越好。 三、需用器件与单元： 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、±15V 直流电源、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上，将传感器引线插头插入实验模板的插座中，实验板的连接线按图9-1进行。1、3为电源±5V ， 2、4为输出。 2、开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再调节Rw1使数显表指示为零。 图9-1 直流激励时霍尔传感器位移实验接线图 3、测微头往轴向方向推进，每转动0.2mm 记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表9-1。 表9－1 X （mm ） V(mv) 作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 五、实验注意事项： 1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V，否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题： 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化？ 七、实验报告要求： 1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。 《传感器课程设计报告》题目：温度报警器 学院： 专业： 班级： 姓名： 指导教师： 2010年07月02日 目录 1 设计目的 (1) 2 设计题目 (1) 3 课程设计内容及要求 (1) 4 设计总结、心得 (4) 5 参考书目 (5) 一、设计目的 通过课程设计使学生对传感器应用技术的知识有全面的掌握，加深对该课程知识的理解，培养学生综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力，也是对前期理论与实践教学效果的检验。通过课程设计使学生对工程设计有初步的认识，增强学生的识图、绘图能力，培养学生独立工作的能力。通过本次设计使学生熟悉工程设计的思维方式和步骤，并了解如何进一步根据确定的设计方案选择元器件，使设计的方案在功能上和经济上均可行。 二、设计题目 温度报警器, 当温度高于某值时，自动发出声光报警。 三、课程设计内容及要求 1 设计方案的选定与说明 结构图 根据传感器的原理构成和设计需要，各部分元件分别选用下列元器件： 测温电路由敏感元件、转换元件和测量电路构成，测量电路选用电桥，辅助电源选用直流电源。 敏感元件:负温度系数热敏电阻。 转换元件：负温度系数热敏电阻将温度转换成电量 。 测量电路的种类：电桥。电桥法方便、准确。 辅助电源的种类：15伏特直流稳压电源、220交流电源。 测温电路 报警电路 比较放大器 辅助电源 2 论述方案的各部分工作原理 当温度上升时，Rt电阻阻值减小，电桥不平衡，输出电压量减小，送给比较放大器，当送给比较放大器的电压量低于给定值时，比较放大器输出电压为低电平，晶闸管关断，原来被短路的报警回路工作，电路灯亮、铃响，报警电路报警。 3 设计方案的图表； 1）温度测量 + - 当温度变化时，Rt电阻阻值也随之变小，电桥对臂乘积不等，电桥不平衡，输出电量增加，由公式{ U0=(U i/4)*(△R t/R1)，U i=[15/(R5+R6)]*R6 }算得输出电压U0，送入比较放大器，进行比较。 2）比较放大器 正端电压由测量电路送来，即电桥输出电压U0 ，当U0大于负端时，比较放 摘要：温湿度使我们生产生活中很重要的参数，本设计为基于51单片机的温湿度检测与控制系统，采用模块化、层次化设计。如今采纳新技术，使用新式智能的温湿度传感器DHT11来实现对温度、湿度的监测，运用DHT11来完成湿度信号的收集并将其转换为数字式信号，接着使用单片机AT89C52分析、处置数据，提供信号给显示电路，从而完成对温湿度的检测与监控。采纳LCD1602液晶显示所测得的温湿度值。优点是系统的电路简单、集成度高、运行稳定、调试方便、检测精度很高，有一定的实用价值。 关键词：单片机；DHT11温湿度传感器；LCD1602显示 目录 摘要： ........................................................................................................................................................................... I 目录 .............................................................................................................................................................................. I I 第一章引言 .. (1) 1.1 课题的研究背景 (1) 1.2 课题的研究内容及目标 (1) 1.3 本文的结构组织 (1) 第二章设计要求及目的 (2) 2.1 设计目的 (2) 2.2 设计要求 (2) 第三章系统方案设计及论证 (3) 3.1总体方案设计 (3) 3.2方案比较与论证 (3) 3.2.1温湿度检测 (3) 3.2.2处理器选择 (4) 3.2.3 显示部分 (4) 第四章系统的硬件设计与实现 (5) 4.1 单片机介绍 (5) 4.1.1 单片机主要性能 (5) 4.1.2 单片机各引脚功能介绍 (5) 4.1.3 单片机特殊功能寄存器介绍 (6) 4.2 DHT11数字温湿度传感器介绍 (7) 4.2.1 DHT11产品概述 (7) 4.2.2 串行接口 (7) 4.3 1602LCD液晶显示器简介 (9) 4.3.1 1602LCD的基本参数及引脚功能 (9) 4.3.1.1 1602LCD主要技术参数： (10) 4.3.1.2. 引脚功能说明 (10) 4.3.2 1602LCD的指令说明及时序 (11) 4.3.3 1602LCD的一般初始化（复位）过程 (12) 第五章软件设计 (13) 5.1主程序和中断程序 (13) 5.2子程序 (13) 总结 (14) 附录一电路图 (17) 附录二程序代码 (18)传感器课程设计报告—小型气象监测系统
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