【正文】 1數(shù)字溫濕度計的設(shè)計畢業(yè)論文目 錄前 言 .....................................................1第一章 設(shè)計任務(wù)要求和溫濕度計的發(fā)展史 .....................2167。 設(shè)計任務(wù)及要求 .....................................2167。 設(shè)計數(shù)字溫濕度計的依據(jù)和意義 .......................2167。 溫度計的發(fā)展史 .....................................3167。 濕度計的由來 .......................................4167。 露點意義 ...........................................4第二章 設(shè)計任務(wù)分析及方案論證 .............................5167。 設(shè)計總體方案及方案論證 .............................5167。 元器件的選擇 .......................................6167。 主控制器芯片 ...................................6167。 數(shù)字溫濕度傳感器 ...............................7167。 驅(qū)動顯示電路 ...................................8167。 溫濕度測量的方法及分析 .............................9第三章 硬件電路的設(shè)計 ....................................10167。 主控制電路和測溫濕控制電路 ........................10167。 驅(qū)動顯示電路 ......................................11第四章 軟件設(shè)計及分析 ....................................13167。 DHT91傳輸時序和指令集 ]7[...........................13167。 通訊復(fù)位時序 ..................................13167。 啟動傳輸時序 ..................................13167。 數(shù)據(jù)傳輸和指令集 ..............................14167。 濕度的測量時序 ................................152167。 輸出轉(zhuǎn)換為物理量 ..............................15167。 DHT91的 DC特性。 ..............................16167。 程序流程圖 ........................................17167。 程序的設(shè)計 ........................................18167。 通訊復(fù)位子程序 ................................18167。 傳輸啟動子程序 ................................18167。 寫一個字節(jié)子程序 ..............................19167。 讀一個字節(jié)子程序 ..............................20167。 數(shù)據(jù)處理子程序 ................................20167。 顯示子程序 ....................................21167。 按鍵子程序 ....................................23167。 中斷刷新顯示數(shù)碼管子程序 ......................26167。 軟件在硬件上的調(diào)試分析 ........................27結(jié) 論 ....................................................29參考文獻 ..................................................30致 謝 ....................................................31附 錄 ....................................................321前 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(zhǔn)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(guān)重要的。傳統(tǒng)的溫度計是用水銀柱來顯示的，雖然結(jié)構(gòu)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(fù)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(shù)指標(biāo)。用 LED數(shù)碼管來顯示溫濕度的數(shù)值，看起來更加直觀。測量溫濕度的關(guān)鍵是溫濕度傳感器。過去測量溫度與濕度是分開的。隨著技術(shù)的進步和人們生活的需要出現(xiàn)了溫濕度傳感器。溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了 3個階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器、模擬集成溫度傳感器、智能集成溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。濕度傳感器也是經(jīng)歷了這樣一個階段逐漸走向數(shù)字智能化?，F(xiàn)今國內(nèi)外用的最多的溫濕度傳感器是 SHTxx系列。不過很多客戶都反應(yīng)SHTxx不方便手工焊接，很容易在焊接的時候，由于溫度過高造成傳感器直接損害，因此利用 SHTxx傳感器重新在國內(nèi)封裝得到了 DHT 9x系列。SHTxx 系列單芯片傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專利的工業(yè) COMS過程微加工技術(shù)（CMOSens174。） ，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。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(yīng)，抗干擾能力強，性價比高等優(yōu)點。采用 DHT91數(shù)字溫濕度傳感器與單片機 AT89C52相連外圍電路比較簡單。 所以，本次設(shè)計以 DHT91數(shù)字溫濕度傳感器為例，介紹基于單片機的數(shù)字溫濕度計的設(shè)計。第一章 設(shè)計任務(wù)要求和溫濕度計的發(fā)展史2167。 設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)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）測量溫度值精度為177。1℃，測量濕度值精確 1%；?（2）系統(tǒng)允許的誤差范圍為 1℃和 1%以內(nèi)；（3）系統(tǒng)可由用戶預(yù)設(shè)溫度值和濕度值，測溫范圍－40℃—＋125℃， 測濕范圍 0 —100%； （4）超出預(yù)設(shè)值時系統(tǒng)會自動報警，即發(fā)光二極管亮；（5）系統(tǒng)采用數(shù)碼管顯示，能顯示設(shè)定溫濕度值和測得的實際溫濕度值。167。 設(shè)計數(shù)字溫濕度計的依據(jù)和意義溫度與濕度與人們的生活息息相關(guān)。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(zhǔn)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(guān)重要的。傳統(tǒng)的溫度計是用水銀柱來顯示的，雖然結(jié)構(gòu)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(fù)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(shù)指標(biāo)。用 LED來顯示溫濕度的數(shù)字看起來更加直觀。采用 DHT91數(shù)字溫濕度傳感器作為檢測元件，能夠同時測試溫度和濕度。這類傳感器不僅易于焊接，而且只有四針管腳，減少了外圍電路的設(shè)計。DHT91 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(yīng)，抗干擾能力強，性價比高等優(yōu)點。DHT91 傳感器可以直接讀出被測的溫濕度值。同時單片機可以把測量出的數(shù)據(jù)通過串口傳到計算機上，來完成工業(yè)中的自動控制，給工業(yè)生產(chǎn)帶來了極大的便利。用單片機控制的溫濕度計不僅硬件電路簡單，而且測量精度比較高。用數(shù)碼管顯示測量值看起來比較美觀?？傊?，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(zhì)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(xué)家伽利略(1564～1642)發(fā)明的。他3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(xué)生和其他科學(xué)家，在這個基礎(chǔ)上反復(fù)改進，如把玻璃管倒過來，把液體放在管內(nèi)，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(zhì)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(zhì)，制造了更精確的溫度計。他觀察了水的沸騰溫度、水和冰混合時的溫度、鹽水和冰混合時的溫度；經(jīng)過反復(fù)實驗與核準(zhǔn)，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(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。 在華氏溫度計出現(xiàn)的同時，法國人列繆爾(1683～1757)也設(shè)計制造了一種溫度計。他認(rèn)為水銀的膨脹系數(shù)太小，不宜做測溫物質(zhì)。他專心研究用酒精作為測溫物質(zhì)的優(yōu)點。他反復(fù)實踐發(fā)現(xiàn)，含有 1/5水的酒精，在水的結(jié)冰溫度和沸騰溫度之間，其體積的膨脹是從 1000個體積單位增大到 1080個體積單位。因此他把冰點和沸點之間分成 80份，定為自己溫度計的溫度分度，這就是列氏溫度計。華氏溫度計制成后又經(jīng)過 30多年，瑞典人攝爾修斯于 1742年改進了華倫海特溫度計的刻度，他把水的沸點定為零度，把水的冰點定為 100度。后來他的同事施勒默爾把兩個溫度點的數(shù)值又倒過來，就成了現(xiàn)在的百分溫度，即攝氏溫度，用℃表示。華氏溫度與攝氏溫度的關(guān)系為： ℉＝9/5℃+32，或℃＝5／9(℉32)?，F(xiàn)在英、美國家多用華氏溫度，德國多用列氏溫度，而世界科技界和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，以及我國、法國等大多數(shù)國家則多用攝氏溫度。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的需要，測溫技術(shù)也不斷地改進和提高。由于測溫范圍越來越廣，根據(jù)不同的要求，又制造出不同需要的測溫儀器。167。 濕度計的由來濕度計是測量空氣內(nèi)含水分多少的儀器。 《史記天官書》中即有測濕的記載。我國漢朝初年就已出現(xiàn)濕度計，它是利用天平來測量空氣干燥或潮濕的。天平濕度計的使用方法，是把兩個重量相等而吸濕性不同的物體，例如灰和鐵，分別掛在天平兩端。當(dāng)空氣濕度發(fā)生變化時，由于兩個物體吸入的分水不同，重量4也就起了變化，于是天平發(fā)生偏差，從而指示出空氣潮濕的程度。 這就是濕度計的由來。167。 露點意義氣溫愈低，飽和水氣壓就愈小。所以對于含有一定量水汽的空氣，在氣壓不變的情況下降低溫度，使飽和水汽壓降至與當(dāng)時實際的水汽壓相等時的溫度，稱為露點（Dew point） 。露點溫度是指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下，冷卻到飽和時的溫度。形象地說，就是空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r候的溫度叫露點溫度。露點溫度本是個溫度值，可為什么用它來表示濕度呢？這是因為，當(dāng)空氣中水汽已達到飽和時，氣溫與露點溫度相同；當(dāng)水汽未達到飽和時，氣溫一定高于露點溫度。所以露點與氣溫的差值可以表示空氣中的水汽距離飽和的程度。在 100%的相對濕度時，周圍環(huán)境的溫度就是露點溫度。露點溫度越小于周圍環(huán)境的溫度，結(jié)露的可能性就越小，也就意味著空氣越干燥，露點不受溫度影響，但受壓力影響。 濕球溫度的定義是在定壓絕熱的情況下，空氣與水直接接觸，達到穩(wěn)定熱濕平衡時的絕熱飽和溫度。第二章 設(shè)計任務(wù)分析及方案論證167。 設(shè)計總體方案及方案論證 按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，確定系統(tǒng)由 5 個模塊組成：主控制器，數(shù)字溫濕度傳感器，報警電路，按鍵電路及驅(qū)動顯示電路。5驅(qū)動顯示模塊模塊報警電路按鍵電路溫濕度傳感器主控制器圖 21 總體電路框圖主控制器的功能有單片機來完成，主要負(fù)責(zé)處理由數(shù)字溫濕度傳感器送來數(shù)據(jù)，并把處理好的數(shù)據(jù)送向顯示模塊。數(shù)字溫濕傳感器主要用來采集周圍環(huán)境參數(shù)，并把所采集來的參數(shù)送向主控制器。按鍵電路主要用來完成單片機的復(fù)位操作和溫濕度初始值的設(shè)定。這里需要四個按鍵，一個用來完成單片機的復(fù)位操作，一個用來切換顯示的數(shù)據(jù)（是設(shè)定值還是實際測得的值） ，另外兩個分別用來設(shè)定初始溫度和初始濕度的個位和十位。報警電路就是用一個發(fā)光二極管來實現(xiàn)的，用來判斷周圍環(huán)境的溫度或者濕度是否超出設(shè)定值了，任何一個超出設(shè)定值發(fā)光二極管就會被點亮。驅(qū)動顯示電路主要用來驅(qū)動八位數(shù)碼管發(fā)光的。由于單片機的輸出電流太小（只有幾 mA）不能驅(qū)使數(shù)碼管發(fā)光，所以這里必須增加一個驅(qū)動