【正文】 大。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，很多時候都需要對溫度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，以使得生產(chǎn)能夠順利的進(jìn)行，產(chǎn)品的質(zhì)量才能夠得到充分的保證。倉庫儲藏領(lǐng)域必須對濕度和溫度進(jìn)行檢測與控制。如果儲藏糧油等副食品地方的濕度過大、溫度過高，就容易導(dǎo)致儲藏的糧食發(fā)霉變質(zhì)。故而，需要定期的對倉庫內(nèi)的溫濕度值進(jìn)行監(jiān)測。溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN 結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。近年來，國內(nèi)外在濕度和溫度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長足進(jìn)步。國內(nèi)測量溫濕度常采用的主要方法有:“溫—阻”法和“濕—阻”法,即采用電阻型的溫濕度傳感器,利用其阻值隨溫濕度的變化測定空氣的溫度和相對濕度。目前，國外對溫濕度傳感器技術(shù)的研究也有了較大的進(jìn)展，特別是用電阻式溫濕傳感器發(fā)展更快，人們不僅在電阻式陶瓷溫濕度傳感器特性方面做了大量工作，而且在高分子電阻式濕度傳感器上做出可喜的研究成果。（3）濕度測量誤差：≤4%Rh（4）可設(shè)置上、下限報警值，當(dāng)溫濕度超過閾值時，發(fā)出報警信號（5）電源工作范圍：～ 主要工作任務(wù)在對各類濕度，溫度傳感器原理介紹的基礎(chǔ)上，根據(jù)本畢業(yè)設(shè)計實(shí)際的任務(wù)要求，完成溫濕度傳感器芯片的選型，系統(tǒng)芯片的選擇，并設(shè)計顯示接口電路、電源電路、報警電路、部分功能電路的程序。1）完成多點(diǎn)溫濕度檢測系統(tǒng)總體方案設(shè)計；2）選擇器件，進(jìn)行軟件設(shè)計；3）完成實(shí)驗(yàn)板調(diào)試，給出 PCB 圖。溫濕度監(jiān)測是本設(shè)計的核心，也是以后各章節(jié)著重介紹的內(nèi)容。根據(jù)設(shè)計要實(shí)現(xiàn)的功能，還要考慮系統(tǒng)控制芯片擴(kuò)展口的分配。AT89S52 單片機(jī)的 P10 口為報警控制口，XX2 作為晶振回路端口，RESET 口作為復(fù)位電路接口。作為家庭用的環(huán)境檢測類儀器，系統(tǒng)工作的可靠性，實(shí)用性，長久性指標(biāo)也是系統(tǒng)在設(shè)計時值得考慮的幾個因素。（1）純模式這種方案所有的電路均采用模擬電路構(gòu)成，包括濕度，溫度信號的采樣、放大電路，報警電壓的電位調(diào)節(jié)設(shè)置，模擬比較器的選用以及驅(qū)動超限報警電路，模擬的電磁結(jié)構(gòu)的指針式顯示電路等，盡管這種電路也能起到溫度，濕度的實(shí)時測量與報警，但是不能獲得濕度，溫度的歷史數(shù)據(jù)，顯示方式也不夠直觀，在抗干擾性能上由于電路沒有足夠的判斷能力可能會增加誤報警從而引起錯誤動作，而且在價格上也無優(yōu)勢可言，由上述原理構(gòu)成的這類儀表被稱之為第一代儀表，目前設(shè)計的儀表中極少使用這類結(jié)構(gòu)。在目前的設(shè)計中，基本上是不采用這種方案的。對測量所得結(jié)果超限時的報警處理可以按照測量時間的不同情況分別設(shè)置不同的報警值。常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，濕度是最難準(zhǔn)確測量的一個參數(shù)。這是因?yàn)闇y量濕度要比測量溫度復(fù)雜的多，溫度是個獨(dú)立的被測量，而濕度卻受其他因素（大氣壓強(qiáng)、溫度）的影響。目前國內(nèi)外對溫度和濕度測量產(chǎn)品有很多，但是大部分的產(chǎn)品都是用紅外熱輻射的傳感器制作的。本設(shè)計使用比較常見的溫度濕度傳感器和價格便宜的電子元器件，實(shí)現(xiàn)檢測系統(tǒng)的智能化。鑒于國外歐美等國家微電子技術(shù)的發(fā)展，在不少的測試領(lǐng)域，將一個系統(tǒng)的所有電路，包括 CPU 都集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個集成的系統(tǒng)，況且這也是目前儀表發(fā)展的方向。鑒于以上情況，本課題考慮到國內(nèi)目前的現(xiàn)狀，構(gòu)成器件的來源以及微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢，本設(shè)計決定采用智能化的設(shè)計方案設(shè)計。這個原則適用各個領(lǐng)域。不過我們還要竭盡所能的降低誤差，提高設(shè)計的精度。AT89S52單片機(jī)報警電路SHT11 溫濕度傳感器穩(wěn)壓電路顯示電路復(fù)位電路晶振回路鍵盤圖 該測量系統(tǒng)的核心是 AT89S52 單片機(jī)。集成傳感器芯片內(nèi)部自帶有信號放大電路。由溫濕度傳感西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5器檢測到的溫濕度信號經(jīng)過芯片內(nèi)部的 A/D 轉(zhuǎn)換電路，將模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后通過 C 總線輸入通道傳送給單片機(jī)。作為智能化的檢測儀器，由 LCD1602實(shí)現(xiàn)的顯示器使人們直觀的觀看到測量到的溫度和濕度的值。當(dāng)溫度濕度超過閾值時，報警電路可以立即發(fā)出警報，以便實(shí)現(xiàn)糧倉溫度和濕度的調(diào)整。最傳統(tǒng)的是純模式。數(shù)字式檢測儀表目前在實(shí)際應(yīng)用中也很少用到。根據(jù)設(shè)計要求，本章對系統(tǒng)工作的原理也做了簡要說明。在測控領(lǐng)域，使用最多還是 Intel 公司的 MCS51 系列單片機(jī)。由于單片機(jī)具有較高的性能比，國內(nèi)尤以 MCS51 系列單片機(jī)應(yīng)用最為廣泛?？紤]到本系統(tǒng)的需要，因此本設(shè)計選用 MCS51 系列的AT89S52 單片機(jī)作為本系統(tǒng)的 CPU。 晶振電路晶振電路的主要任務(wù)是為 AT89S52 單片機(jī)正常工作需要的時鐘電路提供一個穩(wěn)定的工作頻率。晶振回路由電容和陶瓷諧振器并聯(lián)組成。AT89S52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，此放大器的輸入和輸出端分別是引腳 XTAL1 和 XTAL2,在 XTAL1 和 XTAL2 端口接上時鐘電源即可構(gòu)成時鐘電路。如圖 所示。其發(fā)出的時鐘脈沖直接送入單片機(jī)內(nèi)定時控制部件。電容 C8 和 C9，應(yīng)盡可能的安裝在單片機(jī)芯片附近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作。為 確 保 微 機(jī) 系 統(tǒng) 中 電 路 穩(wěn) 定 可 靠 工 作 ， 復(fù) 位 電 路 是 必 不 可少 的 一 部 分 ， 復(fù) 位 電 路 的 第 一 功 能 是 上 電 復(fù) 位 。5%， 即 ～ 。復(fù) 位 電 路 工 作 原 理 如 右 圖 所 示 ， VCC 上 電 時 ， C 充 電 ， 在 1K 電 阻 上 出 現(xiàn) 電壓 ， 使 得 單 片 機(jī) 復(fù) 位 ； 幾 個 毫 秒 后 ， C 充 滿 ， 1K 電 阻 上 電 流 降 為 0， 電 壓 也 為0， 使 得 單 片 機(jī) 進(jìn) 入 工 作 狀 態(tài) 。 S 松 手 ， C 又 充 電 ，在 1K 電 阻 上 出 現(xiàn) 電 壓 ， 使 得 單 片 機(jī) 復(fù) 位 。復(fù) 位 電 路 圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 6 溫濕度傳感器的選擇溫濕度的測量在倉儲管理、工業(yè)生產(chǎn)制造、智能化建筑、科學(xué)研究及日常生活中被廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器需設(shè)計信號調(diào)理電路并需要經(jīng)過復(fù)雜的校準(zhǔn)、標(biāo)定過程，測量精度難以得到保證，且在線性度、重復(fù)性、互換性、一致性等方面往往不盡人意。所以選用智能化的集成溫濕度傳感器芯片 SHT11，可以滿足我們的設(shè)計要求。在一定的溫度下在一定體積的空氣里含有的水汽越少，則空氣越干燥；水汽越多，則空氣越潮濕。在此意義下，常用絕對濕度、相對濕度、比較濕度、混合比、飽和差以及露點(diǎn)等物理量來表示；若表示在濕蒸汽中液態(tài)水分的重量占蒸汽總重量的百分比，則稱之為蒸汽的濕度。濕度傳感器在倉貯，工業(yè)生產(chǎn)，過程控制，環(huán)境監(jiān)測，家用電器，氣象等方面有著廣泛的應(yīng)用。濕度，溫度傳感器是本設(shè)計中核心的器件，其感濕溫特性直接決定了本設(shè)計的性能指標(biāo)。物性型包括電解質(zhì)系，半導(dǎo)體及陶瓷系，聚合物系；結(jié)構(gòu)型包括毛發(fā)型，腸膜型；其他形式包括干濕球式，石英振子式，種子法式等等。前者是讓溫度傳感器直接與待測物體接觸，來檢測被測物體溫度的變化，而后者是使溫度傳感器與待測物體離開一定的距離。在接觸式和非接觸式兩大類溫度傳感器中，相比之下運(yùn)用較多的是接觸式傳感器，非接觸式傳感器一般在比較特殊的場合才使用。它是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參數(shù)隨溫度變化的特性，對溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測的裝置，其中將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱熱電阻傳感器，金屬熱電阻式傳感器簡稱熱電阻，半導(dǎo)體熱電阻式傳感器簡稱熱敏電阻，將溫度變化轉(zhuǎn)換為電動勢變化的稱為熱電偶傳感器。 。絕對濕度：單位體積（1m3）的氣體中含有水蒸氣的質(zhì)量（g） 。D 為容積基準(zhǔn)。但是,溫度和壓力的變化導(dǎo)致飽和水蒸氣氣壓也將隨之而變化。飽和水蒸氣壓（Saturation Vapor Pressure）氣體中所含水蒸汽的量是有限度的,達(dá)到限度的狀態(tài)即可稱之為飽和,此時的水蒸氣壓即稱為飽和水蒸氣壓。各溫度對應(yīng)的飽和水蒸氣壓表在 JISZ8806 卷中有記載。當(dāng)達(dá)到一定溫度、相對濕度達(dá)到 100%飽和,此時,繼續(xù)進(jìn)行冷卻的話,其中一部分的水蒸氣將凝聚成露。露點(diǎn)在 0℃以下結(jié)冰時即為霜點(diǎn)。2%—177。2%—177。在實(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，溫濕度傳感器使用時間一長，容易產(chǎn)生老化，精度下降。濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷。溫濕度傳感器在使用過程中，由于受到環(huán)境的影響都會產(chǎn)生年漂移。2%Rh 左右，甚至更高。然而溫濕度傳感器的選擇是本設(shè)計的核心問題。目前國際上新型傳感器正從模擬式向數(shù)字式、集成化向智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。SHT11 是瑞士 Ssirion 公司推出的基于 CMOSensTM 技術(shù)的新型溫濕度傳感器。SHT11 是一款新型的數(shù)字式溫濕度傳感器芯片。出廠前，每只傳感器都在溫室中做過精密標(biāo)準(zhǔn)測試。它不僅能準(zhǔn)確測量相對濕度，還能測量濕度和露點(diǎn)。測量溫度的范圍40℃—+℃，分辨率為 ℃。1℃。利用降低分辨力的方法可以提高測量速率，減小芯片的功耗。采用 SHT11 進(jìn)行溫濕度實(shí)時監(jiān)測的系統(tǒng)具有精度高、成本低、體積小、接口簡單等優(yōu)點(diǎn)；另外 SHT11 芯片內(nèi)部集成了 114 位 A／D 轉(zhuǎn)換器，且采用數(shù)字信號輸出，因此抗干擾能力也比同類芯片高。SHT11 的主要特性如下：●將溫濕度傳感器、信號放大調(diào)理、A/D 轉(zhuǎn)換、 C 總線接口全部集成于一體的芯2I片（COMensTM 技術(shù)） ；●可給出全校準(zhǔn)相對濕度及溫度值輸出；●帶有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C 總線數(shù)字輸出接口；2I●具有露點(diǎn)值計算輸出功能；●具有卓越的長期穩(wěn)定性；●是只讀輸出分辨率為 14 位，溫度值輸出分辨率為 12 位；●小體積（）,可表面貼裝；●具有可靠的 CRC 數(shù)據(jù)傳輸校驗(yàn)功能；●片內(nèi)裝載的校準(zhǔn)系數(shù)可保證 100%互換性；●電源電壓范圍為 —；●電流消耗，測量時為 550μA,休眠時為 3μA； SHT11 的工作原理SHT11 的 DATA 引腳在 SCK 時鐘的下降沿之后改變狀態(tài)，并僅在 SCK 時鐘上升沿后有效，所以，AT89S52 單片機(jī)可以在 SCK 高電平時讀出數(shù)據(jù)，而當(dāng)其向 SHT11 發(fā)送數(shù)據(jù)時，則必須保證 DATA 上的電平狀態(tài)在 SCK 高電平段穩(wěn)定。SHT11 首先由兩個傳感器分別測量相對濕度和溫度信號，經(jīng)過放大電路放大后分別送到 14 位的 ADC 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換、標(biāo)準(zhǔn)和糾錯，最后通過二線制的串行接口，將相對濕度和溫度的數(shù)據(jù)送至 AT89S52 單片機(jī)。SHT11 的引腳圖如圖 示。由于它將溫度傳感器與濕度傳感器結(jié)合在一起而構(gòu)成了一個單一的個體，因而測量精度較高且可得出露點(diǎn)，同時不產(chǎn)生由于溫度與濕度傳感器之間隨溫度梯度變化引起的誤差。SHT11 傳感器的校準(zhǔn)系數(shù)預(yù)先存在