【正文】 I 東 莞 理 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：溫濕度控制器 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 系 別： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師姓名及職稱(chēng)：劉華珠 高級(jí)工程師 起止時(shí)間： 2022 年 11 月 —— 2022 年 6 月 II 摘 要 本論文介紹了一種以單片機(jī) STC12C5A60S2 為主要控制器件，以 PT100， SHT15 分別 為溫 ，濕 度傳感器。 本設(shè)計(jì) 主要包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng) 軟件 的設(shè)計(jì)。硬件電路主要包括 控制器，測(cè)溫 濕控制 電路 和 顯示電路等 。 控制器 用 帶有 AD 轉(zhuǎn)換的 單片 機(jī)，溫 度 傳感器 PT100，濕度傳感器采用 SHT15， 顯示電路采用 1 個(gè) 8 位共 陰 極LED 數(shù)碼管 ，用鎖存器是顯示效果更好 。 測(cè)溫濕控制電路由溫濕度傳感器 和預(yù)置溫濕度值比較報(bào)警電路組成，當(dāng)實(shí)際測(cè)量溫濕度值大于預(yù)置溫濕度值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)（發(fā)光二極管點(diǎn)亮）而且使外電路驅(qū)動(dòng)（繼電器動(dòng)作）。軟件部分 主要包括主程序， 測(cè) 溫 濕度 子程序 ， 顯示子程序 和按鍵子程序 等。 本次設(shè)計(jì) 采用的 SHT15 濕度傳感器包括一個(gè)電容式聚合體測(cè)濕元件和一個(gè)能隙式測(cè)溫元件，并與一個(gè) 14 位的 A/D 器以及串行接口電路在同一芯片上實(shí)現(xiàn)無(wú)縫鏈接，從而具有超快響應(yīng)， 抗干擾能力強(qiáng)，性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。而且 PT100 在要求的范圍內(nèi)線(xiàn)性度很好。 關(guān)鍵詞 ： 溫度測(cè)量 , 濕度測(cè)量， 溫度算法， PT100， SHT15 III ABSTRACT This paper presents a new design of digital thermometers and hygrometer. It includes a main control devicemicrocontroller STC12C5A60S2 and a temperature and humidity sensor. This design includes hardware and system software .The hardware design includes a main controller circuit, Temperature and Humidity measurement and control circuits and show circuit. Main controller uses SCM STC12C5A60S2， temperature sensor uses PT100， and humidity sensor uses SHT15， Show circuit is a total of eight circuits using digital LED of the Altogether. Driver show circuit uses atches (74573). Temperature and Humidity control circuit includes the temperature and humidity sensor and preset temperature and humidity values pared alarm circuit. When the actual measurement of temperature or humidity values is greater than the preset temperature or humidity values, the alarm signal (Light emitting diode is lit) is sent. And output circuit will be sent(Relay action) .The major software includes the main routines, temperature and humidity routines, show routines and digitaltoanalog routines. The humidity sensor (SHT15) in this design includes a capacitive polymer sensing element for power consumption makes it the ultimate choice for even relative humidity and a band gap temperature sensor. Both the most demanding applications are seamlessly coupled to a 14bit analog to digital converter with a 14 and the A / D, as well as serial interface circuits in the same chip on the realization of a Gap link to a superfast response, antiinterference capability and costeffective PT100 within the required range linearity is very design of digital thermometers and hygrometer with STC12C5A60S2 and PT100 and SHT15, not only has a simple external circuit, but also has a highprecision measurement. IV KEY WORDS: temperature measurement, humidity measurements, PT100， SHT15 1 目 錄 前 言 ……………………………………………………………… 1 一 設(shè)計(jì)任務(wù)要求和溫 濕度計(jì)的發(fā)展史 …………………… …… 1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 ………………………………………… … .1 設(shè)計(jì)溫濕度計(jì)的依據(jù)和意義 …………………………… .1 溫度計(jì)的發(fā)展史 …………………………………………… 2 濕度計(jì)的由來(lái) ……………………………………………… 3 露點(diǎn)意義 ………………………………………………… ..3 二 設(shè)計(jì)任務(wù)分析及方案論證 …………………………… 4 設(shè)計(jì)總體方案及方案論證 ……………………………… 4 元器件的選擇 …………………………………………… 5 主控制器芯片 ………………………………………………… 5 溫濕度傳感器 ………………………………………………… .7 驅(qū)動(dòng)顯示電路 ………………………………………………… .8 溫濕度測(cè)量的方法及分析 ……………………………… 9 三 硬件電路的設(shè)計(jì) ………………………………… .10 主控制電路和測(cè)溫濕控制電路 ……………………… .10 驅(qū)動(dòng)顯示電路 …………………………………………… 12 四 軟件設(shè)計(jì)及分析 ………………………………… .13 SHT15 傳輸時(shí)序和指令集 ]7[ 與測(cè)溫模塊 …………… .13 通訊復(fù)位時(shí)序 ……………………………………………… .13 啟動(dòng)傳輸時(shí)序 ……………………………………………… .14 數(shù)據(jù)傳輸和指令集 ………………………………………… .14 濕度的測(cè)量時(shí)序 …………………………………………… .15 輸出轉(zhuǎn)換為物理量 ………………………………………… .15 SHT15 的 DC 特性 ……………………………………… ……… 17 程序流程圖 ……………………………………………… 19 程序的設(shè)計(jì) ……………………………………………… 20 SHT15 的初始化程序 ????????????? .20 2 畢業(yè)設(shè)計(jì) .c 是主函數(shù)，做了溫度的算法 ………………… .26 AD 轉(zhuǎn)換子程序 ………………………………………………… 35 LED 顯示子程序 ……………………………………………… .36 軟件在硬件上的調(diào)試分析 …………………………………… 45 結(jié) 論 …………… ……………………………………… 46 參考文獻(xiàn) ………………………………………………… 47 致 謝 …………………………………………………… 48 附 錄 …………………………………………………… 48 1 引 言 溫度與濕度與人們的生活息息相關(guān)。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國(guó)防、科研等部門(mén)，經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度 與濕度進(jìn)行測(cè)量及控制。準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度在 生物制藥、食品加工、造紙等行業(yè)更是至關(guān)重要的 。 傳統(tǒng)的溫度計(jì)是用水銀柱來(lái)顯示的，雖然結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，但 是它的精確度不高，不易讀數(shù)。傳統(tǒng) 濕度計(jì) 采 用 干濕球顯示法，不僅復(fù)雜而 且測(cè)量精度不高。而 采用單片機(jī)對(duì)溫濕度進(jìn)行 測(cè)量 控制，不僅具有控制方便，簡(jiǎn)單和靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高溫度控制的技術(shù)指標(biāo)。用 LED 數(shù)碼管來(lái)顯示溫濕度的數(shù)值 ， 看起來(lái)更加直觀。 采用 SHT15 作為濕度傳感器，可以同時(shí)測(cè)溫，測(cè)濕，但是，為了能更廣的范圍，溫度傳感器我們采用了 PT100。其實(shí)， SHT15 這種傳感器不易焊接，但是里面有一個(gè) 14 位 A/D 以及串行接口電路在同一芯片上，從而具有超快的響應(yīng)，抗干擾能力強(qiáng)，性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。 用單片機(jī)來(lái)控制溫濕度可以完成溫濕度的制動(dòng)控制，通過(guò)單片機(jī)的串口與外部電路相連，把采集到 的參數(shù)跟以設(shè)定的比較，最后由單片機(jī)向外部電路指示具體的行動(dòng)。 總之，無(wú)論在日常生活，還是工業(yè)，農(nóng)業(yè)都離不開(kāi)周?chē)h(huán)境的溫濕度的測(cè)量，因此，研究溫濕度的控制和測(cè)量具有非常重要的意義 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù) 要求和溫 濕 度計(jì)的發(fā)展史 167。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為核心的溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)的功能為： （ 1） 系統(tǒng)可由用戶(hù) 預(yù)設(shè)溫度值和濕度值，測(cè)溫范圍 — 100℃ — ＋ 200℃ ， 測(cè) 濕 范圍 0 — 100%且誤差小于 5； （ 2）超出預(yù) 設(shè)值 時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，即發(fā)光二極管亮 ，且要求要用繼電器啟動(dòng)外電路顯 示 ； 2 167。 設(shè)計(jì)溫濕度計(jì)的依據(jù)和意義 溫度與濕度與人們的生活息息相關(guān)。 在工農(nóng)業(yè) 生產(chǎn) 、氣象、環(huán)保、國(guó)防、科研等部門(mén)，經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度與濕度進(jìn)行測(cè)量及控制。準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度在 生物制藥、食品加工、造紙等行業(yè)更是至關(guān)重要的 。 傳統(tǒng)的溫度計(jì)是用水銀柱來(lái)顯示的，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，但是它的精確度不高， 不易讀數(shù)。傳統(tǒng)的濕度計(jì) 采 用 干濕球顯示法，不僅復(fù)雜而且測(cè)量精度不高。而 采用單片機(jī)對(duì)溫濕度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便，簡(jiǎn)單和靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高溫度控制的技術(shù)指標(biāo)。用 LED 來(lái)顯示溫濕度的數(shù)字看起來(lái)更加直觀。 采用 SHT15 作為濕度傳感器，可以同時(shí)測(cè)溫，測(cè)濕，但是，為了能更廣的范圍，溫度傳感器我們采用了 PT100。其實(shí)， SHT15 這種傳感器不易焊接，但是里面有一個(gè) 14 位 A/D 以及串行接口電路在同一芯片上，從而具有超快的響應(yīng)，抗干擾能力強(qiáng)，性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。 用單片機(jī)來(lái)控制溫濕度可以完成溫濕度的制動(dòng)控制，通過(guò)單片機(jī)的串口與外部電路相連，把采集到的參數(shù)跟以設(shè)定的比較，最后由單片機(jī)向外部電路指示具體的行動(dòng)。 總之，無(wú)論在日常生活中還是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)方面都離不開(kāi)對(duì)周?chē)h(huán)境 進(jìn)行 溫濕度的測(cè)量。因此，研究溫濕度的控制和測(cè)量具有非常 重要的意義。 167。 溫度計(jì)的發(fā)展史 溫度計(jì)是測(cè)溫儀器的總稱(chēng)。根據(jù)所用測(cè)溫物質(zhì)的不同和測(cè)溫范圍的不同，有煤油溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、氣體溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、溫差電偶溫度計(jì)、輻射溫度計(jì)和光測(cè)溫度計(jì)等。 最早的溫度計(jì)是在 1593 年由意大利科學(xué)家伽利略 (1564～ 1642)發(fā)明的。他的第一只溫度計(jì)是一根一端敞口的玻璃管，另一端帶有核桃大的玻璃泡。使用時(shí)先給玻璃泡加熱，然后把玻璃管插入水中。隨著溫度的變化，玻璃管中的水面就會(huì)上下移動(dòng)，根據(jù)移動(dòng)的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低。這種溫度計(jì)，受 外界大氣壓強(qiáng)等環(huán)境因素的影響較大，所以測(cè)量誤差大。 后來(lái)伽利略的學(xué)生和其他科學(xué)家，在這個(gè)基礎(chǔ)上反復(fù)改進(jìn)，如把玻璃管倒過(guò)來(lái)，把液體放在管內(nèi)，把玻璃管封閉等。比較突出的是法國(guó)人布利奧在1659 年制造的溫度計(jì)，他把玻璃泡的體積縮小，并把測(cè)溫物質(zhì)改為水銀，這樣的溫度計(jì)已具備了現(xiàn)在溫度計(jì)的雛形。以后荷蘭人華倫海特在 1709 年利用酒精，在 1714 年又利用水銀作為測(cè)量物質(zhì)，制造了更精確的溫度計(jì)。他觀察 3 了水的沸騰溫度、水和冰混合時(shí)的溫度、鹽水和冰混合時(shí)的溫度；經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)與核準(zhǔn)，最后把一定濃度的鹽水凝固時(shí)的溫度定為 0℉， 把純水凝固時(shí)的溫度定為 32℉，把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸騰的溫度定為 212℉，用℉代表華氏溫度，這就是華氏溫度計(jì)。 在華氏溫度計(jì)出現(xiàn)的同 時(shí)，法國(guó)人列繆爾 (1683～ 17