【正文】 I 東 莞 理 工 學 院 本 科 畢 業(yè) 設 計 畢業(yè)設計題目：溫濕度控制器 學生姓名： 學 號： 系 別： 專業(yè)班級： 指導教師姓名及職稱：劉華珠 高級工程師 起止時間： 2022 年 11 月 —— 2022 年 6 月 II 摘 要 本論文介紹了一種以單片機 STC12C5A60S2 為主要控制器件，以 PT100， SHT15 分別 為溫 ，濕 度傳感器。 本設計 主要包括硬件電路的設計和系統(tǒng) 軟件 的設計。硬件電路主要包括 控制器，測溫 濕控制 電路 和 顯示電路等 。 控制器 用 帶有 AD 轉換的 單片 機，溫 度 傳感器 PT100，濕度傳感器采用 SHT15， 顯示電路采用 1 個 8 位共 陰 極LED 數(shù)碼管 ，用鎖存器是顯示效果更好 。 測溫濕控制電路由溫濕度傳感器 和預置溫濕度值比較報警電路組成，當實際測量溫濕度值大于預置溫濕度值時，發(fā)出報警信號（發(fā)光二極管點亮）而且使外電路驅動（繼電器動作）。軟件部分 主要包括主程序， 測 溫 濕度 子程序 ， 顯示子程序 和按鍵子程序 等。 本次設計 采用的 SHT15 濕度傳感器包括一個電容式聚合體測濕元件和一個能隙式測溫元件，并與一個 14 位的 A/D 器以及串行接口電路在同一芯片上實現(xiàn)無縫鏈接，從而具有超快響應， 抗干擾能力強，性價比高等優(yōu)點。而且 PT100 在要求的范圍內線性度很好。 關鍵詞 ： 溫度測量 , 濕度測量， 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 設計任務要求和溫 濕度計的發(fā)展史 …………………… …… 1 設計任務及要求 ………………………………………… … .1 設計溫濕度計的依據(jù)和意義 …………………………… .1 溫度計的發(fā)展史 …………………………………………… 2 濕度計的由來 ……………………………………………… 3 露點意義 ………………………………………………… ..3 二 設計任務分析及方案論證 …………………………… 4 設計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 驅動顯示電路 ………………………………………………… .8 溫濕度測量的方法及分析 ……………………………… 9 三 硬件電路的設計 ………………………………… .10 主控制電路和測溫濕控制電路 ……………………… .10 驅動顯示電路 …………………………………………… 12 四 軟件設計及分析 ………………………………… .13 SHT15 傳輸時序和指令集 ]7[ 與測溫模塊 …………… .13 通訊復位時序 ……………………………………………… .13 啟動傳輸時序 ……………………………………………… .14 數(shù)據(jù)傳輸和指令集 ………………………………………… .14 濕度的測量時序 …………………………………………… .15 輸出轉換為物理量 ………………………………………… .15 SHT15 的 DC 特性 ……………………………………… ……… 17 程序流程圖 ……………………………………………… 19 程序的設計 ……………………………………………… 20 SHT15 的初始化程序 ????????????? .20 2 畢業(yè)設計 .c 是主函數(shù)，做了溫度的算法 ………………… .26 AD 轉換子程序 ………………………………………………… 35 LED 顯示子程序 ……………………………………………… .36 軟件在硬件上的調試分析 …………………………………… 45 結 論 …………… ……………………………………… 46 參考文獻 ………………………………………………… 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。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研等部門，經(jīng)常需要對環(huán)境溫度 與濕度進行測量及控制。準確測量溫濕度在 生物制藥、食品加工、造紙等行業(yè)更是至關重要的 。 傳統(tǒng)的溫度計是用水銀柱來顯示的，雖然結構 簡單、價格便宜，但 是它的精確度不高，不易讀數(shù)。傳統(tǒng) 濕度計 采 用 干濕球顯示法，不僅復雜而 且測量精度不高。而 采用單片機對溫濕度進行 測量 控制，不僅具有控制方便，簡單和靈活等優(yōu)點，而且可以大幅度提高溫度控制的技術指標。用 LED 數(shù)碼管來顯示溫濕度的數(shù)值 ， 看起來更加直觀。 采用 SHT15 作為濕度傳感器，可以同時測溫，測濕，但是，為了能更廣的范圍，溫度傳感器我們采用了 PT100。其實， SHT15 這種傳感器不易焊接，但是里面有一個 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，抗干擾能力強，性價比高等優(yōu)點。 用單片機來控制溫濕度可以完成溫濕度的制動控制，通過單片機的串口與外部電路相連，把采集到 的參數(shù)跟以設定的比較，最后由單片機向外部電路指示具體的行動。 總之，無論在日常生活，還是工業(yè)，農(nóng)業(yè)都離不開周圍環(huán)境的溫濕度的測量，因此，研究溫濕度的控制和測量具有非常重要的意義 第一章 設計任務 要求和溫 濕 度計的發(fā)展史 167。 設計任務及要求 設計一個以單片機為核心的溫濕度測量系統(tǒng)，可實現(xiàn)的功能為： （ 1） 系統(tǒng)可由用戶 預設溫度值和濕度值，測溫范圍 — 100℃ — ＋ 200℃ ， 測 濕 范圍 0 — 100%且誤差小于 5； （ 2）超出預 設值 時系統(tǒng)會自動報警，即發(fā)光二極管亮 ，且要求要用繼電器啟動外電路顯 示 ； 2 167。 設計溫濕度計的依據(jù)和意義 溫度與濕度與人們的生活息息相關。 在工農(nóng)業(yè) 生產(chǎn) 、氣象、環(huán)保、國防、科研等部門，經(jīng)常需要對環(huán)境溫度與濕度進行測量及控制。準確測量溫濕度在 生物制藥、食品加工、造紙等行業(yè)更是至關重要的 。 傳統(tǒng)的溫度計是用水銀柱來顯示的，雖然結構簡單、價格便宜，但是它的精確度不高， 不易讀數(shù)。傳統(tǒng)的濕度計 采 用 干濕球顯示法，不僅復雜而且測量精度不高。而 采用單片機對溫濕度進行控制，不僅具有控制方便，簡單和靈活等優(yōu)點，而且可以大幅度提高溫度控制的技術指標。用 LED 來顯示溫濕度的數(shù)字看起來更加直觀。 采用 SHT15 作為濕度傳感器，可以同時測溫，測濕，但是，為了能更廣的范圍，溫度傳感器我們采用了 PT100。其實， SHT15 這種傳感器不易焊接，但是里面有一個 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，抗干擾能力強，性價比高等優(yōu)點。 用單片機來控制溫濕度可以完成溫濕度的制動控制，通過單片機的串口與外部電路相連，把采集到的參數(shù)跟以設定的比較，最后由單片機向外部電路指示具體的行動。 總之，無論在日常生活中還是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)方面都離不開對周圍環(huán)境 進行 溫濕度的測量。因此，研究溫濕度的控制和測量具有非常 重要的意義。 167。 溫度計的發(fā)展史 溫度計是測溫儀器的總稱。根據(jù)所用測溫物質的不同和測溫范圍的不同，有煤油溫度計、酒精溫度計、水銀溫度計、氣體溫度計、電阻溫度計、溫差電偶溫度計、輻射溫度計和光測溫度計等。 最早的溫度計是在 1593 年由意大利科學家伽利略 (1564～ 1642)發(fā)明的。他的第一只溫度計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上下移動，根據(jù)移動的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低。這種溫度計，受 外界大氣壓強等環(huán)境因素的影響較大，所以測量誤差大。 后來伽利略的學生和其他科學家，在這個基礎上反復改進，如把玻璃管倒過來，把液體放在管內，把玻璃管封閉等。比較突出的是法國人布利奧在1659 年制造的溫度計，他把玻璃泡的體積縮小，并把測溫物質改為水銀，這樣的溫度計已具備了現(xiàn)在溫度計的雛形。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量物質，制造了更精確的溫度計。他觀察 3 了水的沸騰溫度、水和冰混合時的溫度、鹽水和冰混合時的溫度；經(jīng)過反復實驗與核準，最后把一定濃度的鹽水凝固時的溫度定為 0℉， 把純水凝固時的溫度定為 32℉，把標準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。 在華氏溫度計出現(xiàn)的同 時，法國人列繆爾 (1683～ 17