基于单片机的智能温湿度采集器
基于单片机的温湿度监测系统毕业设计

基于单片机的温湿度监测系统毕业设计一、引言在现代生活和工业生产中,对环境温湿度的准确监测和控制具有重要意义。
温湿度的变化可能会影响产品质量、设备运行以及人们的生活舒适度。
因此,设计一个可靠、精确且易于使用的温湿度监测系统是十分必要的。
本毕业设计旨在基于单片机技术开发一款实用的温湿度监测系统。
二、系统总体设计(一)系统功能需求该监测系统应能够实时采集环境的温度和湿度数据,并将其显示在屏幕上。
同时,系统应具备数据存储功能,以便后续分析和查询。
此外,还应设置报警阈值,当温湿度超出设定范围时能发出警报。
(二)系统组成本系统主要由传感器模块、单片机控制模块、显示模块、存储模块和报警模块组成。
传感器模块负责采集环境温湿度数据,选用了精度高、稳定性好的DHT11 温湿度传感器。
单片机控制模块作为系统的核心,采用了 STC89C52 单片机,负责处理传感器采集到的数据、控制其他模块的工作以及进行逻辑判断。
显示模块采用了液晶显示屏(LCD1602),能够清晰地显示当前的温湿度值。
存储模块使用了 EEPROM 芯片,用于保存历史数据。
报警模块则通过蜂鸣器和指示灯实现,当温湿度异常时发出声光报警。
三、硬件设计(一)传感器接口电路DHT11 传感器与单片机通过单总线进行通信,连接时需要注意数据线的上拉电阻。
(二)单片机最小系统STC89C52 单片机的最小系统包括时钟电路和复位电路。
时钟电路采用晶振和电容组成,为单片机提供稳定的时钟信号。
复位电路用于系统初始化和异常情况下的复位操作。
(三)显示电路LCD1602 通过并行接口与单片机连接,需要配置相应的控制引脚和数据引脚。
(四)存储电路EEPROM 芯片通过 I2C 总线与单片机通信,实现数据的存储和读取。
(五)报警电路蜂鸣器通过三极管驱动,指示灯通过限流电阻连接到单片机的引脚,由单片机控制其工作状态。
四、软件设计(一)主程序流程系统上电后,首先进行初始化操作,包括单片机内部寄存器的设置、传感器的初始化、显示模块的初始化等。
基于单片机的温湿度自动控制系统设计

方案 设计
元器件的选择
本次设计的元器件包括 STC89C5单片机、晶体振荡器、 电阻、电容、按键、开关、电 源座、三极管、二极管、蜂鸣 器、传感器、液晶显示屏、继 电器等。
3.系统硬件设计
STC89C52引脚图
1 整体方案设计
整个系统采用STC89C52单片机作为核心器件,与 电阻,电容,晶振等器件,组成了最小的单片机系 统。其它模块都是以单片机最小系统为中心展开的。
2 最小系统模块
STC89C52是一款低电压,高性能的CMOS 8位单 片机,它包含8k字节的可反复擦写的Flash只读程 序存储器(ROM)和256 字节的随机存取数据存 储器(RAM)。
12345678901234567890 22222222233333333334 0123456776543210 EC A 2222222200000000 LC E PPPPPPPPPPPPPPPP AV PSEN 21 LL AAD 01234567 TTN 11111111 PPPPPPPPRESETP30/RXDP31/TXDP32/INT0P33/INT1P34/T0P35/T1P36/WRP37/RDXXG 01234567890 123456789 11111111112
我国温湿度测控现状还远远没有工业化,生产实践中仍然存 在着设备配套能力差,环境控制水平落后和软硬件资源无法 共享等不足。
2.系统整体方案设计
设计要求
1)可同时测量温湿度。 2)1602液晶显示屏显示数据。 3)温度和湿度的正常范围都可以通过 按键设置。 4)如果超出正常范围,蜂鸣器会鸣叫 报警 。 5)有相应指示灯指示温湿度过高或过 低。 6)可模拟升温、降温、增湿和除湿过 程,使温湿度保持恒定。
温湿度测量系统--基于单片机和温度传感器DS18B20、HS1101是电容式空气湿度传感器

摘要此温湿度测量系统是基于单线式温度传感器DS18B20、电容式湿度传感器单片机STC89C52 对温度湿度分别测量并通过液晶显示屏1602经行显示。
温度传感器DS18B20是单线式,体积超小,硬件开消超低,抗干扰能力强,精度高,附加功能强的理想单片机温度传感器,可实时根据指令给出温度数据,可读性高。
HS1101是电容式空气湿度传感器,在不同的湿度环境下呈现出不同的电容值,0%~100%RH湿度范围内,电容从162PF变化到200PF,误差误差为2%RH。
可见其精度非常高,为了反映出其电容的变化,本系统采用555多谐震荡电路产生不同的频率,用于检测湿度。
单片机采集到两个传感器给出的数据进行处理与计算,得出当前的温度与湿度并送给液晶屏显示。
本系统具有可读性高,稳定性高,反应速度快,测量值准确的特点。
关键词:温湿度测量系统精度高速度快体积小Abstract: The temperature and humidity measurement system is based on singleline type temperature sensor DS18B20, capacitive moisture sensorSCM STC89C52 for temperature humidity measurement and respectively by LCD display. The line 1602 Temperature sensor DS18B20 is singleline type, volume super-small, hardware KaiXiao ultra-low, strong anti-jamming capability, high precision, additional features strong ideal single-chip microcomputer temperature sensor, real-time temperature data, depending on the directive given readable. HS1101 is capacitive sensor, air humidity in different humidity presents different capacitance, 0% ~ 100% RH humidity, within the scope of capacitance change to 200PF, from 162PF error for 2% RH error. e can see its precision is very high, in order to reflect the capacitance change, the system USES the 555 more harmonic concussion circuits produce different frequency, which is used to detect humidity. SCM acquisition to two sensor gives data processing and calculated, the current temperature and humidity and give the display on the LCD panel. This system has a readable, high stability, reaction speed, measured values exact characteristic.Keywords: temperature and humidity measurement system high precision speed small volume目录1.设计要求 (3)2. 方案设计及论证 (3)2.1 总体方案设计 (3)2.2系统主要单元的选择与论证 (3)2.2.1单片机控制模块的选择论证 (3)2.2.2温度湿度检测模块的选择与论证 (3)2.2.3显示模块的选择与论证 (3)2.3 系统组成 (4)3. 理论分析及计算 (4)3.1 (4)3.2..........................................................................................错误!未定义书签。
《2024年基于单片机的温湿度控制系统的设计》范文

《基于单片机的温湿度控制系统的设计》篇一一、引言在现代智能家居及工业自动化控制领域,温湿度控制系统的设计与实现至关重要。
为了满足各种应用场景的需求,本文提出了一种基于单片机的温湿度控制系统的设计方案。
该系统以单片机为核心,通过精确的传感器采集温湿度数据,并利用先进的控制算法实现温湿度的自动调节,从而达到预期的控制效果。
二、系统设计概述本系统采用单片机作为核心控制器,通过与温湿度传感器、执行器等设备的连接,实现对环境温湿度的实时监测与控制。
系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。
(一)硬件设计硬件部分主要包括单片机、温湿度传感器、执行器、电源等。
其中,单片机选用性能稳定、处理速度快的型号,负责采集传感器数据、处理控制算法、发送控制指令等任务。
温湿度传感器选用精度高、稳定性好的型号,用于实时监测环境中的温湿度数据。
执行器包括加热器、加湿器、除湿器等,根据控制指令调整环境中的温湿度。
(二)软件设计软件部分主要包括单片机程序、控制算法等。
单片机程序采用C语言编写,实现数据的采集、处理、传输等功能。
控制算法采用先进的PID算法,实现对温湿度的精确控制。
此外,系统还具有数据存储、通信等功能,可与上位机进行数据交互。
三、系统工作原理系统工作时,温湿度传感器实时采集环境中的温湿度数据,并将数据传输给单片机。
单片机对数据进行处理后,根据设定的控制算法计算出执行器的控制指令,并通过执行器对环境中的温湿度进行调整。
同时,单片机还将数据存储起来,并通过通信接口与上位机进行数据交互。
四、系统实现(一)硬件实现硬件部分需要根据设计要求进行选型和制作。
单片机、温湿度传感器、执行器等设备需要选用性能稳定、精度高的型号,并按照电路图进行连接。
同时,还需要制作电源、通信接口等辅助设备,以保证系统的正常运行。
(二)软件实现软件部分需要编写单片机程序和控制算法。
单片机程序采用C语言编写,包括数据采集、处理、传输等功能。
控制算法采用PID算法,实现对温湿度的精确控制。
基于单片机的室内温湿度检测系统的设计

基于单片机的室内温湿度检测系统的设计
一、系统简介
本系统基于单片机,能够实时检测室内的温度和湿度,显示在
液晶屏幕上,并可通过串口输出到PC端进行进一步数据处理和存储。
该系统适用于家庭、办公室和实验室等场所的温湿度检测。
二、硬件设计
系统采用了DHT11数字温湿度传感器来实时检测室内温度和湿度,采用STC89C52单片机作为控制器,通过LCD1602液晶屏幕显示
温湿度信息,并通过串口与PC进行数据通信。
三、软件设计
1、采集数据
系统通过DHT11数字温湿度传感器采集室内的温度和湿度数据,通过单片机IO口与DHT11传感器进行通信。
采集到的数据通过计算
得到实际温湿度值,并通过串口发送给PC端进行进一步处理。
2、显示数据
系统将采集到的室内温湿度数据通过LCD1602液晶屏幕进行显示,可以实时观察室内温湿度值。
3、通信数据
系统可以通过串口与PC进行数据通信,将数据发送到PC端进
行存储和进一步数据处理。
四、系统优化
为了提高系统的稳定性和精度,需要进行优化,包括以下几点:
1、添加温湿度校准功能,校准传感器的测量误差。
2、添加系统自检功能,确保系统正常工作。
3、系统可以添加温湿度报警功能,当温湿度超过设定阈值时,系统会自动发送报警信息给PC端。
以上是基于单片机的室内温湿度检测系统的设计。
基于单片机的温湿度检测系统的设计

基于单片机的温湿度检测系统的设计一、引言温湿度是常见的环境参数,对于很多应用而言,如农业、生物、仓储等,温湿度的监测非常重要。
因此,设计并实现一个基于单片机的温湿度检测系统是非常有实际意义的。
本文将介绍该温湿度检测系统的设计方案,并详细阐述其硬件和软件实现。
二、系统设计方案1.硬件设计(1)传感器选择温湿度传感器的选择非常关键,常用的温湿度传感器包括DHT11、DHT22、SHT11等。
根据不同应用场景的精度和成本要求,选择相应的传感器。
(2)单片机选择单片机是整个系统的核心,需要选择性能稳定、易于编程的单片机。
常用的单片机有51系列、AVR系列等,也可以选择ARM系列的单片机。
(3)电路设计温湿度传感器与单片机的连接电路包括供电电路和数据通信电路。
供电电路通常采用稳压电源,并根据传感器的工作电压进行相应的电压转换。
数据通信电路使用串行通信方式。
2.软件设计(1)数据采集单片机通过串行通信方式从温湿度传感器读取温湿度数据。
根据传感器的通信协议,编写相应的代码实现数据采集功能。
(2)数据处理将采集到的温湿度数据进行处理,可以进行数据滤波、校准等操作,以提高数据的准确性和可靠性。
(3)结果显示设计一个LCD显示屏接口,将处理后的温湿度数据通过串行通信方式发送到LCD显示屏上显示出来。
三、系统实现及测试1.硬件实现按照上述设计方案,进行硬件电路的实现。
连接传感器和单片机,搭建稳定的供电电路,并确保电路连接无误。
2.软件实现根据设计方案,使用相应的开发工具编写单片机的代码。
包括数据采集、数据处理和结果显示等功能的实现。
3.系统测试将温湿度检测系统放置在不同的环境条件下,观察测试结果是否与真实值相符。
同时,进行长时间的测试,以验证系统的稳定性和可靠性。
四、系统优化优化系统的稳定性和功耗,可以采用以下方法:1.优化供电电路,减小电路噪声和干扰,提高电路的稳定性。
2.优化代码,减小程序的存储空间和运行时间,降低功耗。
基于51单片机的湿度控制器(含原理图与C代码)
单片机湿度控制器作者姓名:谢龙专业班级:2008050107 指导教师:陈川摘要本系统采用AT89C51作为控制系统,通过模拟传感器把湿度信号采集后送给ADC0804,转换成数字信号后送入单片机,再通过LCD1602显示出来,同时独立键盘输入湿度上门限值和下门限值,当湿度值低于下门限值或上门限值时系统驱动蜂鸣器报警和控制电路进行湿度控制,当湿度再次回到两个门限值之间时消除报警和停止湿度控制,本系统实时刷新当前湿度和门限值,适用于大棚,花卉以及家庭湿度检测与控制。
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。
同时,控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。
智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。
关键词:AT89C51,LCD1602,ADC0804,湿度控制与检测Single-chip humidity controllerSummaryThis system used AT89C51 as control system, by simulation sensorto humidity signal collection Hou to ADC0804, conversion into digital signal Hou into single tablets machine, then by LCD1602 displayed out, while independent keyboard entered humidity door limited value and Xia threshold value, dang humidity value below Xia threshold value or door limited value Shi system drive buzzer alarm and control circuit for humidity control, dang humidity again returned to two a threshold value Zhijian Shi elimination alarm and stop humidity control, This system live and refreshes the current humidity threshold values, apply to greenhouse, flower and family and humidity measuring and controllingThe current level of industrial automation has become an important symbol of the measure of all walks of life the level of modernization. The same time, the development of control theory has experienced a classical control theory, modern control theory and the theory of intelligent control in three stages. The typical example of the intelligent control fuzzy automatic washing machine.Keyword:AT89C51,LCD1602,ADC0804,humidity controller目录第一章绪论 ----------------------------------------------------------------------------11.1选题背景及目的----------------------------------------------- 11.2发展状况----------------------------------------------------- 11.3各章节主要内容----------------------------------------------- 3 第2章系统的方案与论证-------------------------------------------- 42.1系统选择论证------------------------------------------------- 42.1.1 单片机控制模块的选择论证------------------------------ 42.1.2 显示模块的选择与论证---------------------------------- 42.2 设计任务及要求--------------------------------------------- 42.3 系统的设计原则--------------------------------------------- 52.4 系统组成与框图--------------------------------------------- 6系统控制结构组成如图2-1 ------------------------------------- 62.5 系统原理设计----------------------------------------------- 62.5.1 AT89C51简介------------------------------------------ 62.5.2 AT89C51管脚说明-------------------------------------- 72.5.3 振荡器特性-------------------------------------------- 92.5.4 时钟电路---------------------------------------------- 92.5.5 复位电路--------------------------------------------- 102.5.6 AD转换电路------------------------------------------ 102.6 湿度传感器------------------------------------------------ 122.6.1 湿敏元件的特性---------------------------------------- 122.6.2 湿敏电阻---------------------------------------------- 122.6.3 湿敏电容--------------------------------------------- 122.6.3 湿度测量的名词术语----------------------------------- 122.7 LCD液晶显示器--------------------------------------------- 13 第三章硬件电路的设计--------------------------------------------- 163.1 湿度传感器与ADC0804连接电路------------------------------ 163.2 LCD电路图------------------------------------------------- 173.3 独立键盘与驱动电路---------------------------------------- 183.4 总体电路设计---------------------------------------------- 18 第四章程序流程图与代码------------------------------------------ 194.1 主要程序流程图-------------------------------------------- 194.2 主要程序-------------------------------------------------- 20 第五章系统的调试与总结------------------------------------------ 215.1 单片机测试------------------------------------------------ 215.2 硬件及软件调试-------------------------------------------- 215.3 整机的调试与测试------------------------------------------ 215.4 综合调试-------------------------------------------------- 22 总结--------------------------------------------------------------- 22 参考文献----------------------------------------------------------- 23 附录一------------------------------------------------------------- 24 附录二------------------------------------------------------------- 38第一章绪论1.1选题背景及目的在工农业生产和日常生活中,对湿度的测量及控制始终占据着重要地位。
基于STC89C52单片机的温湿度传感器
2011级小学期53组目录CHAPTER 1 TEMPERATURE AND HUMIDITY MEASURING PRINCIPLE (2)1.1THE SCHEME SELECTION OF TEMPERATURE AND HUMIDITY SENSOR (2)1.2THE SCHEME SELECTION OF TEMPERATURE AND HUMIDITY DISPLAY (2)CHAPTER 2 THE HARDWARE DESIGN OF THE SYSTEM (3)2.1 THE OVERALL DESIGN OF THE SYSTEM HARDWARE (3)2.2 THE MAIN SCHEME SELECTION AND DESIGN OF THE CONTROL MODULE (4)2.2.1SINGLECHIP STC89C52INTRODUCTION (4)2.2.2T HE MAIN CONTROL MODULE CIRCUIT (4)2.3THE SELECTION AND DESIGN OF THE RTC MODULE SCHEME (6)2.4THE DESIGN OF INTERFACE MODULES (8)CHAPTER 3 THE DESIGN OF SYSTEM SOFTWARE............... 错误!未定义书签。
3.1SYSTEM OF THE MAIN PROGRAM AND FLOW CHART (9)3.2 THE READ OPERATION FLOW CHART OF DS1302CLOCK CHIP (10)3.3WRITE OPERATION FLOW CHART THE OF LCD MODULE.... 错误!未定义书签。
CHAPTER 4 THE EXPERIMENT AND DEBUGGING (12)4.1DIFFICULTIES AND SOLUTIONS (14)CHAPTER 5 TEAM DIVISION OF LABOR AND COMMENTS (15)APPENDIX A:ELECTRIC SCHEMATIC DIAGRAM (18)APPENDIX B:PROGRAM LIST (19)APPENDIX C:EXTERNAL VIEW (32)2011级小学期53组第1章温湿度测量原理单片机的接口信号是数字信号。
基于单片机的温湿度监测系统毕业设计
基于单片机的温湿度监测系统毕业设计一、引言在现代社会中,温湿度的监测在许多领域都具有重要意义,例如农业生产、仓储管理、工业制造以及室内环境控制等。
为了实现对温湿度的准确、实时监测,基于单片机的温湿度监测系统应运而生。
本毕业设计旨在设计并实现一种基于单片机的温湿度监测系统,以满足实际应用中的需求。
二、系统总体设计方案(一)系统功能需求分析本系统需要实现对环境温湿度的实时采集、数据处理、显示以及超限报警等功能。
能够在不同的环境中稳定工作,并具有较高的测量精度和可靠性。
(二)系统总体结构设计系统主要由单片机控制模块、温湿度传感器模块、显示模块、报警模块以及电源模块等组成。
单片机作为核心控制器,负责协调各个模块的工作,温湿度传感器用于采集环境温湿度数据,显示模块用于实时显示测量结果,报警模块在温湿度超限时发出警报,电源模块为整个系统提供稳定的电源。
三、硬件设计(一)单片机控制模块选择合适的单片机型号,如 STC89C52 单片机,其具有丰富的资源和良好的性价比。
单片机通过 I/O 口与其他模块进行通信和控制。
(二)温湿度传感器模块选用 DHT11 数字温湿度传感器,该传感器具有体积小、功耗低、测量精度高、响应速度快等优点。
通过单总线方式与单片机进行数据传输。
(三)显示模块采用液晶显示屏(LCD1602)作为显示设备,能够清晰地显示温湿度测量值。
通过并行接口与单片机连接。
(四)报警模块使用蜂鸣器和发光二极管作为报警装置,当温湿度超过设定的阈值时,蜂鸣器发声,发光二极管闪烁。
(五)电源模块设计稳定的电源电路,为整个系统提供 5V 直流电源。
可以采用电池供电或者通过电源适配器接入市电。
四、软件设计(一)系统主程序设计主程序主要负责系统的初始化、各模块的协调控制以及数据处理和显示。
首先对单片机进行初始化,包括设置 I/O 口状态、定时器和中断等。
然后循环读取温湿度传感器的数据,并进行处理和显示,判断是否超过阈值,若超过则启动报警。
基于单片机的温湿度检测系统硬件设计
As people's living and production levels continue to improve,Living environment and production environment for the requirements of most importance to people.Temperature and humidity control is a typical example, the temperature and humidity detection system came into being of modern production and life of a smart, fast, convenient and reliable detection systems, particularly in the industrial production will occur if the test was not precise Many industrial accidents.Such as chemical production in the detection of improper temperature can cause reduced productivity and product quality decline. And now the temperature and humidity detection system used is usually an accuracy of0.1℃or1℃mercury, kerosene or alcohol thermometer for temperature measurement and the use of traditional methods of physical analog humidity testing. The total scale of temperature and humidity testing is usually very close intervals, not easy to accurately distinguish, reading difficulties, and their relatively large heat capacity, the time required to reach thermal equilibrium longer, making it difficult to read accurate, and very inconvenient to use.
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第1章绪论1.1 课题研究背景和意义温度是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。
在整个宇宙当中,温度无处不存在。
无论在地球上还是在月球上,也无论是在炽热的太阳上还是在阴冷的冥王星上,这一切无不由于空间位置的不同而存在着温度的差别。
湿度,表示大气干燥程度的物理量。
在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少,则空气越干燥;水汽越多,则空气越潮湿。
空气的干湿程度叫做“湿度”。
在此意义下,常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示。
湿度表示气体中的水蒸汽含量,有绝对湿度和相对湿度两种表示方法。
绝对湿度是一定体积的空气中含有的水蒸气的质量,一般其单位是克/立方米,绝对湿度的最大限度是饱和状态下的最高湿度;相对湿度是绝对湿度与最高湿度之间的比,它的值显示水蒸气的饱和度有多高[1]。
温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系,同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数,例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度、湿度的检测与控制。
并且随着人们生活水平的提高,人们对自己的生存环境越来越关注,而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响,所以对温度、湿度的检测及控制就非常有必要了。
温度、湿度是工业农业生产不可缺少的因素,但传统的方法是用温度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材,通过人工进行检测,对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。
这种人工测试方法费时费力、效率低,且测试的温度及湿度误差大,随机性大。
含有微型计算机或微处理器的测量仪器,由于它拥有对数据存储,运算逻辑判断及自动化的功能,有着智能作用。
随着生产的发展,一个低成本和具有较高精度的温度湿度测量仪在许多领域会代替人工操作,自动控制各种仪器调整环境温度湿度。
目前市场上普遍存在的温湿度检测仪器大都是单点测量,而且温湿度信息传递不及时,精度达不到要求,不利于控制者根据温度、湿度变化及时做出决定,为此,本设计开发了一种能够同时测量多点,并实时性高、精度高,能够综合处理多点温湿度信息,并能进行温湿度控制的测控产品。
总之,环境温湿度的检测与调节仪器的设计和开发具有非常大的市场前景和实用价值。
1.2国内外的研究现状1.2.1 温度传感器集成温度传感器是目前应用范围最广、使用最普及的一种全集成化传感器。
其种类很多,大致可分为以下5类:1、模拟集成温度传感器;2、模拟集成温度控制器;3、智能温度传感器;4、通用智能温度控制器;5、微机散热保护专用的智能温度控制器。
集成温度传感器的主要应用领域有以下3个方面:1.温度测量:可以构成数字温度计、温度变送器、温度巡回检测仪、智能化温度检测系统及网络化测温系统。
2.温度控制:适用于智能化温度测控系统、工业过程控制、现场可编程温度控制系统、环境温度监测及报警系统、中央空调、风扇温控电路、微处理器及微机系统的过热保护装置、现代办公设备、电信设备、服务器中的温度测控系统、电池充电器的过热保护电路、音频功率放大器的过热保护电路及家用电器。
3.特殊应用:例如,热电偶冷端温度补偿、测量温差、测量平均温度、测量温度场、电子密码锁(仅对内含64位ROM的单线总线智能温度传感器而言)及液晶显示器表面温度监测等[2]。
模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的,它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。
模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等,适合远距离测温、控温,不需要进行非线性校准,外围电路简单。
它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器,典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。
智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。
它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。
目前,国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。
智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。
有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU);并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的,其智能化程度也取决于软件的开发水平。
进入21世纪后,智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器,采用的是8位A/D转换器,其测温精度较低,分辨力只能达到1℃。
目前,国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器,所用的是9~12位A/D转换器,分辨力一般可达0.5~0.0625℃。
由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨力智能温度传感器,能输出13位二进制数据,其分辨力高达0.03125℃,测温精度为±0.2℃。
为了提高多通道智能温度传感器的转换速率,也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。
以AD7817型5通道智能温度传感器为例,它对本地传感器、每一路远程传感器的转换时间分别仅为27μs、9μs。
新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。
例如,DS1629型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟(RTC),使其功能更加完善。
DS1624还增加了存储功能,利用芯片内部256字节的E2PROM存储器,可存储用户的短信息。
另外,智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展,这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。
智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化,所采用的总线主要有单线总线、I2C总线、SMBus总线和SPI总线[3]。
1.2.2 湿度传感器湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。
湿度传感器主要分为电阻式和电容式两种,产品的基本形式都是在基片上涂覆感湿材料形成感湿膜。
空气中的水蒸汽吸附在感湿材料上后,元件的阻抗、介质常数发生很大的变化,从而制成湿敏元件。
近年来,国内外在湿度传感器研发领域取得了较大的发展。
湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展。
国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一,质量价格都相差较大,用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度,需要在这方面作深入的了解。
现在国内市场上出现了不少国内外湿度传感器产品,电容式湿敏元件较为多见,感湿材料种类主要为高分子聚合物,氯化锂和金属氧化物。
近年来,国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。
湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展,为开发新一代湿度/温度测控系统创造了有利条件,也将湿度测量技术提高到新的水平。
湿敏元件是最简单的湿度传感器。
湿敏元件主要分为电阻式、电容式两大类。
湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜,当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时,元件的电阻率和电阻值都发生变化,利用这一特性即可测量湿度。
湿敏电阻的种类很多,例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。
湿敏电阻的优点是灵敏度高,主要缺点是线性度和产品的互换性差。
湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。
当环境湿度发生改变时,湿敏电容的介电常数发生变化,使其电容量也发生变化,其电容变化量与相对湿度成正比。
湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化,其精度一般比湿敏电阻要低一些。
国外生产湿敏电容的主厂家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。
以Humirel公司生产的SH1100型湿敏电容为例,其测量范围是(1%~99%)RH,在55%RH时的电容量为180pF(典型值)。
当相对湿度从0变化到100%时,电容量的变化范围是163pF~202pF。
温度系数为0.04pF/℃,湿度滞后量为±1.5%,响应时间为5s。
除电阻式、电容式湿敏元件之外,还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件(利用感湿膜重量的变化来改变振荡频率)、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。
湿敏元件的线性度及抗污染性差,在检测环境湿度时,湿敏元件要长期暴露在待测环境中,很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。
目前,国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为Honeywell公司(HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型),Humirel公司(HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型),Sensiron公司(SHT11、SHT15型)。
这些产品可分成以下三种类型:(1)线性电压输出式集成湿度传感器;典型产品有HIH3605/3610、HM1500/1520。
其主要特点是采用恒压供电,内置放大电路,能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号,响应速度快,重复性好,抗污染能力强。
(2)线性频率输出集成湿度传感器;典型产品为HF3223型。
它采用模块式结构,属于频率输出式集成湿度传感器,在55%RH时的输出频率为8750Hz(型值),当上对湿度从10%变化到95%时,输出频率就从9560Hz减小到8030Hz。
这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或单片机、价格低等优点。
(3)频率/温度输出式集成湿度传感器;典型产品为HTF3223型。
它除具有HF3223的功能以外,还增加了温度信号输出端,利用负温度系数(NTC)热敏电阻作为温度传感器。
当环境温度变化时,其电阻值也相应改变并且从NTC端引出,配上二次仪表即可测量出温度值。
2002年Sensiron公司在世界上率先研制成功SHT11、SHT15型智能化温度/温度传感器,其外形尺寸仅为7.6(mm)×5(mm)×2.5(mm),体积与火柴头相近。
出厂前,每只传感器都在温度室中做过精密标准,标准系数被编成相应的程序存入校准存储器中,在测量过程中可对相对湿度进行自动校准。
它们不仅能准确测量相对温度,还能测量温度和露点。
测量相对温度的范围是0~100%,分辨力达0.03%RH,最高精度为±2%RH。
测量温度的范围是-40℃~ 123.8℃,分辨力为0.01℃。
测量露点的精度[4]。
1.3 本文的主要工作和结构安排本设计以STC89C52单片机为核心来对多点温湿度进行实时巡检。
各检测单元(从机)能独立完成各自功能,同时能根据主控机的指令对温湿度进行时时采集。
并将采集来的信息通过液晶屏显示清晰的呈现给用户,如果采集的信息超出了预设范围,闪烁灯和蜂鸣器都将给出报警示意用户,以便做出及时决定。