温湿度智能监控系统的设计-毕业设计-好

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毕业设计-空调温湿度自动控制原理

毕业设计-空调温湿度自动控制原理

毕业设计 - 空调温湿度自动控制原理篇一:空调温度控制单元设计_毕业设计说明书唐山学院毕业设计设计题目:空调温度控制单元设计空调温度控制单元设计纲要以温度作为被控丈量的反应控制系统,在化工、石油、冶金等生产过程的物理和化学反响中,温度常常是一个很重要的量,需要正确的加以控制。

除了这些部门外,温度控制系统还宽泛的应用于其余领域,是用途很广的一类工业控制系统。

温度控制系统常用来保持温度恒定或许使温度依据某种规定的程序变化。

本文以空调机的设计为例,介绍了以AT89S51单片机为控制核心的温度控制器的设计过程,温度设定范围为- 10~45℃,最小划分温度为1℃. ,标准温差≦1℃。

用液晶显示屏显示目前温度。

能依据设定的温度实现自动加热或降温处理。

设计出控制系统电路单元。

在该设计中采纳高精度温度传感器 AD590对室内的温度进行及时精准丈量,用超低温平漂移高精度运算放大器 OP07将温度 - 电压信号进行放大,再送入ADC0809进行A/D 变换,将收集到的温度信号传输给单片机,再由单片机控制显示器,并比较收集温度与设定温度能否一致,而后驱动空调机的加热或降温循环对空气进行办理,进而模拟实现空调温度控制单元的工作状况。

该设计份整体方案设计、硬件设计、软件设计等几个部分,设计过程流利,所波及的电路较为合理。

该设计在硬件方案设计、单元电路设计、元器件的选择等方面较有特点。

要点词:空调,温度,AD590,ADC0809, LCD1602Air temperature control unitAbstractCharged with measuring the temperature as a feedback control system,in the chemical, petroleum, metallurgical production process of physicaland chemical reactions, temperature is often a very important quantity,1require accurate control.In addition to these departments,the temperature control system is also widely used in other areas, is veryversatile and a class of industrial control systems.Temperature control system used to keep the temperature constant or to temperature changesin accordance with a prescribed procedure.In this paper,the design of air conditioning for example,introduced to AT89S51 microcontroller core temperature controller to control thedesign process,the temperature setting range is-10~45 ℃,the minimum temperature distinction between 1 ℃.,Standard t emperature≦ 1 ℃. With the LCDdisplay shows the current temperature.The temperature can be set automatically according to heating or cooling treatment. Design a control system circuit unit. Used in the design of high-precision temperaturesensorAD590 on the indoor temperature in real-time accurate measurement ofultra-low temperature drift, high-precision operational amplifier OP07level the temperature - voltage signal amplification, and then carriedinto the ADC0809A / D conversion,the temperature will be collected signal transmission to the microcontroller, controlled by the MCU monitor andcompare the acquisition is consistent with temperature and set temperature,and then drive air conditioning heating or cooling cycle to process the air to simulate the temperature control unit for air conditioning work.The overall program design were the design, hardware design, software design, and several other parts of the design process fluid, involvingthe circuit is more reasonable. The design of the hardware design,unit circuit design, component selection such as more unique.Key words: air-conditioning, temperature, AD590, ADC0809, LCD1602目录摘要 .................................................................. ..................................................................... . (II)Abstract ............................................................ ..................................................................... .. (II)1.绪论 .................................................................. ..................................................................... (1)1.1课题的国内外现状 .................................................................. (1)1.2课题的目的及意义 .................................................................. (1)1.3本文的主要工作 .................................................................. . (1)2.温度控制系统硬件实现 .................................................................. (2)2.1总体设计 .................................................................. . (2)2.2温度采样电路设计 .................................................................. (3)2.3A/D转换电路设计 .................................................................. . (4)A/D转换的常用方法 .................................................................. . (4)A/D转换器的主要技术指标 .................................................................. . (5)ADC0809 的主要特性和内部结构 .................................................................. (5)ADC0809管脚功能及定义 .................................................................. (6)2.4单片机的选择 .................................................................. .. (7)2.5数字显示部分设计 .................................................................. .. (9)显示模块的选择 .................................................................. . (9)LCD1602简介 .................................................................. .. (9)2.6驱动控制电路设计 .................................................................. (13)2.7键盘电路 .................................................................. . (14)3 .温度控制系统软件实现 .................................................................. . (15)3.1主程序模块 .................................................................. (15)3.2A/D转换子程序 .................................................................. (16)4.设计总结 .................................................................. ....................................................................... 16谢辞 .................................................................. ..................................................................... (18)参考文献 .................................................................. ..................................................................... (19)附录 .................................................................. ..................................................................... (20)外文资料 .................................................................. ..................................................................... (26)唐山学院毕业设计1.绪论1.1课题的国内外现状空调器即空气调理器( room air conditioner),是一种用于给空间地区提供办理空气的机组。

仓库温湿度监测系统设计本科毕业论文

仓库温湿度监测系统设计本科毕业论文

仓库温湿度监测系统设计本科毕业论文研究课题:仓库温湿度监测系统设计研究方案:一、引言:仓储行业对于温湿度的监测十分重要,对于一些特定的货物,如食品、药品等,温湿度的变化都会对其质量产生重要影响。

设计一套仓库温湿度监测系统,可以实时地监测温湿度数据,并进行分析与提取,对于提高仓储物品的质量和管理效率具有重要意义。

本文旨在探讨仓库温湿度监测系统设计的关键技术及实施情况,并为解决实际问题提供参考。

二、研究目标:1. 设计一个集温湿度采集、传输与分析为一体的仓库温湿度监测系统。

2. 通过采集的温湿度数据,结合已有研究成果,提出新的观点和方法,并对数据进行分析得出结论。

3. 探索更准确、稳定的温湿度监测技术,并建立相应的模型和算法。

三、方案实施情况:1. 硬件设计:a. 选择合适的传感器,可通过数字接口与主控板连接,并能准确地测量仓库内的温湿度。

b. 设计合适的电源供应系统,保证传感器和主控板的正常工作。

c. 开发合适的数据存储与传输模块,实现温湿度数据的存储与传输。

2. 软件设计:a. 完成主控板的固件开发,实现温湿度数据的采集、处理与传输。

b. 开发后台数据库和管理系统,实现温湿度数据的存储、管理与分析。

c. 设计用户界面与工具,方便用户实时地查看仓库温湿度数据,并进行数据分析与决策。

3. 实验环境与调试:a. 确定实验环境,建立标准的温湿度模拟环境。

b. 进行传感器的校准与测试,确保测量准确性。

c. 进行实验数据的采集与传输测试,验证系统的稳定性与可靠性。

四、数据采集与分析:1. 根据实验与调试所得的数据,使用合适的数据采集工具进行记录。

2. 对采集到的温湿度数据进行整理与分析,采用统计学方法和图表可视化工具,得出数据的基本特征与规律。

五、结论:通过本次实验与调研,我们成功地设计出了一套仓库温湿度监测系统,能够实时地采集、传输和分析仓库内的温湿度数据。

在已有研究成果的基础上,我们提出了一些新的观点和方法,并对数据进行了深入分析。

温湿度控制毕业设计的设计方案

温湿度控制毕业设计的设计方案

温湿度控制毕业设计的设计方案[知识] 温湿度控制毕业设计的设计方案一、引言温湿度控制是现代生活中常见且重要的问题,尤其在特定场所,如仓储、温室、实验室等环境中,合理的温湿度控制对于维护物品的安全性和品质非常关键。

本篇文章将探讨温湿度控制毕业设计的设计方案。

该设计方案将以深度和广度的标准进行评估,确保生成有价值且高质量的文章。

二、评估温湿度控制的基本概念1. 温湿度控制的重要性温湿度控制对于许多应用来说至关重要。

不同物品对温湿度有不同的敏感度,合理控制温湿度可以避免物品受潮、霉变或过热等问题,保护物品的完整性和品质。

2. 温湿度控制的原理温湿度控制基于热力学的基本原理,通常使用传感器测量环境中的温度和湿度,并通过控制装置调节加热、制冷、加湿或除湿等设备来实现温湿度的控制。

三、设计方案1. 设计目标温湿度控制毕业设计的设计目标是开发一种精确、稳定、可靠的温湿度控制系统,能够在给定的温湿度范围内维持环境的稳定性。

设计方案应具备以下特点:- 精确性:控制系统能够精确地测量和调节环境的温湿度。

- 稳定性:控制系统具备良好的稳定性,能够在长时间运行中保持稳定的温湿度水平。

- 可靠性:控制系统应具备良好的可靠性,能够自动检测故障并及时修复,确保系统的正常运行。

- 灵活性:控制系统应具备一定的灵活性,能够适应不同场景和需求的温湿度控制。

2. 硬件设计- 传感器选择:选择高精度的温湿度传感器,可以是基于电阻、电容或半导体的传感器,以确保测量结果的准确性。

- 控制设备选择:根据设计需求选择适当的加热、制冷、加湿或除湿设备,并配备高效的控制装置,以确保控制系统的稳定性和可靠性。

- 数据采集和处理:设计合适的数据采集和处理模块,能够实时收集温湿度数据,并根据设定的控制算法进行数据处理和决策。

3. 软件设计- 控制算法设计:基于传感器测量数据和控制设备的特性,设计合适的控制算法,如比例积分微分控制(PID)算法,以实现温湿度的精确调节和稳定控制。

温室大棚温湿度监测系统设计毕业论文

温室大棚温湿度监测系统设计毕业论文

温室大棚温湿度监测系统设计毕业论文引言温室大棚作为一种重要的农业设施,在现代农业生产中扮演着重要角色。

为了提高温室环境的稳定性和作物的产量,监测和控制温室大棚的温湿度是必不可少的。

本文将介绍一种温室大棚温湿度监测系统的设计,旨在为农业生产提供有效的监测和控制手段。

系统需求分析在温室大棚的种植过程中,温度和湿度是两个重要的气候因素。

因此,本系统的设计需满足以下需求: - 实时监测温室大棚内的温度和湿度数据,并能通过互联网远程访问; - 提供可视化界面,以便农民能方便地观察温室大棚的环境变化; - 当温度或湿度超出预设范围时,能自动发送警报信息。

系统设计本系统主要由以下几个部分组成:温湿度传感器、单片机控制模块、Wi-Fi模块和远程访问平台。

温湿度传感器温湿度传感器是监测温室大棚内温湿度的核心部件。

常用的温湿度传感器有DHT11和DHT22等型号。

传感器将温度和湿度数据转换为数字信号,并提供接口供单片机模块读取。

单片机控制模块单片机控制模块负责与温湿度传感器的通信和数据处理。

它通过读取传感器的数据,并根据预设的阈值进行判断,以决定是否触发警报或发送数据到远程访问平台。

Wi-Fi模块为了实现远程访问和控制,本系统中将使用Wi-Fi模块连接到互联网。

Wi-Fi模块可以将单片机控制模块收集到的温湿度数据发送到远程访问平台,并接收远程控制命令。

远程访问平台远程访问平台是农民和温室大棚之间的桥梁,为农民提供了监测和控制温室大棚的接口。

农民可以通过平台查看温室大棚的温湿度数据、设置阈值和接收警报信息。

系统实施本系统将采用Arduino作为单片机控制模块,使用DHT11作为温湿度传感器,ESP8266作为Wi-Fi模块。

远程访问平台将使用云服务器和Web开发技术来实现。

Arduino编程Arduino编程主要包括与温湿度传感器的通信、数据处理和与Wi-Fi模块的通信。

通过编写相应的代码,将传感器数据转换为温度和湿度值,并将数据发送到远程服务器。

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

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。

基于单片机的毕业设计

基于单片机的毕业设计

基于单片机的毕业设计基于单片机的毕业设计随着科技的不断发展,单片机已经成为了电子工程领域中不可或缺的一部分。

在大学电子工程专业的学习中,毕业设计是一个重要的环节,它不仅考察学生的理论知识掌握程度,还要求学生能够将所学知识应用于实际项目中。

基于单片机的毕业设计是一种常见的设计形式,下面将介绍一个基于单片机的毕业设计案例。

设计题目:智能温湿度监测系统设计背景:随着人们对生活质量的要求提高,温湿度的监测越来越重要。

无论是室内环境还是工业生产过程中,温湿度的变化都会对人们的生活和工作产生影响。

因此,设计一个能够实时监测温湿度并进行数据记录和分析的系统,对于提高人们的生活质量和工作效率具有重要意义。

设计目标:设计一个基于单片机的智能温湿度监测系统,能够实时采集温湿度数据并通过LCD显示屏进行展示,同时能够将数据存储到SD卡中,并通过串口传输到电脑上进行进一步的分析。

设计方案:1. 硬件设计:a. 选择合适的单片机:根据设计需求选择一款适合的单片机,考虑到数据处理能力和接口数量等因素。

b. 温湿度传感器:选择一款高精度的温湿度传感器,能够准确地采集环境温湿度数据。

c. LCD显示屏:选择一款适合的LCD显示屏,能够清晰地显示温湿度数据。

d. SD卡模块:选择一款适合的SD卡模块,能够实现数据的存储和读取功能。

e. 串口模块:选择一款适合的串口模块,能够实现单片机与电脑之间的数据传输。

2. 软件设计:a. 单片机程序设计:编写单片机的程序代码,实现温湿度数据的采集和处理,以及LCD显示屏、SD卡模块和串口模块的控制。

b. 电脑端程序设计:编写电脑端的程序代码,实现与单片机的串口通信,将温湿度数据传输到电脑上并进行进一步的分析和处理。

3. 系统测试:a. 硬件测试:将设计好的电路进行焊接和连接,检查各个模块是否正常工作。

b. 软件测试:将编写好的程序烧录到单片机中,通过LCD显示屏和串口模块观察温湿度数据的采集和传输情况,通过SD卡模块检查数据的存储功能。

基于Zigbee(CC2530)的温湿度上位机监测系统设计——毕业设计

基于Zigbee(CC2530)的温湿度上位机监测系统设计——毕业设计

基于ZigBee技术的温湿度远程监测系统设计学生:陈园(指导老师:吴琰)(淮南师范学院电子工程学院)摘要: 针对目前温室大棚农作物大面积种植,迫切需要科学的方法进行智能远程监测的研究现状,设计出一套温湿度远程监测系统。

该系统是有多个采集终端和一个协调控制器组成。

多个终端分别放置不同的大棚内进行实时采集数据,协调控制器的作用就是将多个采集终端通过无线传输过来的的数据进行分析并和PC机连接。

PC机上运行上位机软件实时的监测各大棚的温湿度信息。

多个终端和协调控制器均采用TI公司新一代CC2530芯片;温湿度传感器采用市场上比较流行的DHT11;无线传输采用ZigBee协议;上位机软件采用labVIEW编写,并通过RS-232与协调控制器连接通信。

通过实物测试了ZigBee无线传输的稳定可靠性,丢包率在误差范围内。

温湿度采集有0.5s延时时间,满足实时性要求。

关键词:终端;协调控制器;DHT11;CC2530;ZigBee;上位机Design of Remote Monitoring System for Temperature andHumidity based on ZigBee TechnologyStudent: Chen Yuan(Faculty Adviser:Wu Yan)(college of electronic engineering, Huainan Normal University)Abstract:According to the current situation of the research on the intelligent remote monitoring of greenhouse crops, the research status of intelligent remotemonitoring is urgently needed, and a set of remote monitoring system fortemperature and humidity is designed. The system is composed of a plurality ofacquisition terminals and a coordinated controller. Multiple terminals are placed indifferent greenhouses for real-time collection of data, the role of the coordinationcontroller is to collect more than one collection terminal through wireless datatransmission over the data analysis and PC machine connection. Temperature andhumidity information operation software of PC real-time monitoring of thegreenhouse on PC. A plurality of terminals and a coordinated controller are used ina new generation of CC2530 chip of TI company; temperature and humidity sensorused on the market more popular DHT11; wireless transmission based on ZigBeeprotocol; PC software using LabVIEW, and connected with the communicationthrough the RS-232 and coordination controller. The reliability of ZigBee wirelesstransmission stability test through the physical, the packet loss rate is in the rangeof error. Temperature and humidity acquisition 0.5s time delay, meet the real-timerequirements.Keywords:Terminal; coordination controller; DHT11;CC2530; ZigBee; host computer1. 绪论1.1 设计背景和研究意义现如今我国已经成为世界第一粮食生产大国,据有关统计说明,我国农作物设施栽培面积已经超过210万hm2。

大棚仓库温湿度自动控制系统的毕业设计

大棚仓库温湿度自动控制系统的毕业设计

系统的应用场景和意义
应用场景:大棚仓库温湿度自动控制系统适用于农业大棚、食品仓库、 药品存储等需要精确控制温湿度的场所。
意义:该系统能够提高存储物品的品质和延长保质期,降低因温湿度失 控而产生的损失,提高生产效益和安全性。
系统的基本组成和原理
温湿度传感器: 实时监测大棚 仓库内的温湿
度数据
控制器:根据 传感器数据自 动调节温湿度
大棚仓库温湿度自动控 制系统的毕业设计
汇报人:
目录
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01
大棚仓库温湿度自动控制 系统的概述
02
大棚仓库温湿度自动控制 系统的硬件设计
03
大棚仓库温湿度自动控制 系统的软件设计
04
大棚仓库温湿度自动控制 系统的测试与验证
05
大棚仓库温湿度自动控制 系统的应用前景与展望
06
添加章节标题
大棚仓库温湿度 自动控制系面布局:简洁明了,操作方便 温湿度显示:实时更新,准确显示 控制功能:一键操作,快速响应 报警功能:及时提醒,保障安全
大棚仓库温湿度 自动控制系统的 测试与验证
测试环境的搭建
测试场地:选择一个适合大棚仓库 温湿度自动控制系统的场地进行测 试
测试网络:确保测试场地内的网络 连接稳定,以便实时传输数据
系统的定义和功能
系统的定义:大棚仓库 温湿度自动控制系统是 一种通过自动化技术对 大棚仓库内的温湿度进 行监测、调节和控制的 系统。
系统的功能:大棚仓库温 湿度自动控制系统具有实 时监测、数据记录、异常 报警、自动调节等功能, 能够有效地保证大棚仓库 内的温湿度环境,提高农 作物的生长质量和产量。
性能优化建议: 根据测试结果, 提出针对性的优 化建议,提高系 统的性能表现
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温湿度智能测控系统摘要本设计实现的是单片机温湿度测量与控制系统,通过在LCD1602 上实时显示室内环境的温度和相对湿度。

系统采用集温湿度传感器与A/D 转换器为一体的DHT90 传感器芯片,通过单片机AT89C52 处理进行显示,其它模块包括了实时时钟/日期产生电路和超限报警处理电路,对所测量的值进行实时显示和报警处理。

本文介绍了基于ATMEL 公司的AT89C52 系列单片机的温湿度实时测量与控制系统和显示系统的设计,包括介绍了硬件结构原理,并分析了相应的软件的设计及其要点,包括软件设计流程及其程序实现。

系统结构简单、实用,提高了测量精度和效率。

关键词:温湿度测控DHT90 传感器AT89C52 单片机LCD1602AbstractThe design and implementation of measurement and control temperature and humidity is MCU system, through which the temperature and humidity measurement LCD1602. System adopts set temperature and humidity sensor and A/D converter for DHT90 chip microcontroller processing, through that other modules including real-time clock/date produce circuit and the off-gauge alarm circuit, the value of measurement for real-time display and alarm.The paper introduces the ATMEL company based on AT89C52 single-chip series of temperature and humidity measurement and control system and real-time display system design, including the hardware structure and principle, and the corresponding software design, including the design of the software and its key process and procedure.System structure is simple,practical, and improve the measuring precision and efficiency.Keywords:temperature and humidity control, DHT90, LCD1602,AT89C52目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)前言 (1)1 概述 (2)1.1 温度、湿度数据采集与监测技术的发展历程 (2)1.2 内外温度和湿度测量的发展史 (3)2 系统总体设计 (6)2.1 系统功能设计 (6)2.2 系统设计原则 (6)3 方案论证与比较 (8)3.1 3.2 3.3 3.4数据采集部分 (8)控制部分 (9)显示部分 (10)系统框架图 (10)4 系统硬件结构 (11)4.1 温湿度传感器DHT90 (13)4.1.1 温湿传感器DHT90 的简介 (13)4.1.2 接口说明 (14)4.1.3 温湿传感器DHT90 的工作过程 (14)4.1.4 输出转换为物理量 (16)4.2 AT89C52 (18)4.2.1 主要性能参数 (18)4.2.2 功能特性概述 (18)4.2.3 特殊功能寄存器 (21)4.2.4 存储器结构 (23)4.2.5 看门狗定时器 (24)4.2.6 定时器2 (25)4.2.7 中断 (27)4.3 单片机最小系统的设计 (27)4.3.1 复位电路设计 (27)4.3.2 时钟电路设计 (28)4.3.3 报警电路 (28)4.3.4 键盘设定模块 (29)4.3.5 稳压电路 (30)4.4 软件设计 (30)5系统软件设计 (31)6仿真与调试 (32)6.1 仿真 (32)6.2 硬件调试 (33)总结 (35)致谢 (37)参考文献 (38)附件 (39)前言在现代工业现场,随着科技的进步和自动化水平的提高,电缆的用量越来越大,电缆的安全保护已成为不可忽视的问题。

从国内外有关电缆火灾的统计资料看,许多电缆火灾是由电缆头击穿绝缘引起的。

因此为电缆配置在线温度监测系统,对于电缆接头多,电缆密集的场所,就显得尤为重要。

粮食是人类生存的必需品,温度与湿度是保存好粮食的先决条件,我国的公粮现均集中存放在国家或地方的仓库中,最大粮库方圆几公里,仓库库房数为数十个,测点可达数千个。

按照国家粮食保护法则,必须定期抽样检查各点的粮食温度与湿度,以确保粮食的存储质量。

档案馆中的档案资料同样会受到外界空气温湿度变化的影响,纸张纤维热胀冷缩,使强度降低,湿度过大会使霉菌和害虫滋长,以致造成资料质变。

由此可见,温度、湿度监测在人们现实生活生产中应用已日渐广泛,在发电厂、纺织、食品、医药、仓库、农业大棚等众多的应用场所,对温度、湿度参量的要求都非常严格,因此能否有效对这些领域的温、湿度数据进行实时监测和控制是一个必须解决的重要前提。

本课题即以上述问题为出发点,设计实现了温度、湿度的实时监测系统,该系统不仅能实时采集各抽样点的温度值与湿度值,而且能够迅速处理,友好的将数据结果显示给用户,并存储结果以方便以后的对比研究。

1 概述随着社会的发展,人们对环境中的温度和湿度的要求也越来越高,尤其是在医学、电子电力、航天航空、食品发酵等领域中对湿温度的要求尤其严格,鉴于此,设计出一个能够精确、稳定、实时测量出温湿度的实用型温湿度检测仪显得尤为重要。

1.1 温度、湿度数据采集与监测技术的发展历程最早的也是最简单的实现对温度、湿度的监测是采用人工的方式,这种方式不仅效率低,劳动时间长,而且会由于抽样的不具代表性使得监测结果失去其原有的意义。

该方式还有一个弊端——其应用场所有很大的局限性,工作人员不可能直接测量地下电缆的表面温度;去提取存有炸药、鞭炮等危险品仓库温湿度数据的工作人员还要承担一定的风险。

后来随着电子技术的出现与进步,科研人员开始采用温度与湿度传感器代替原始的温度计与湿度计,开发了以单片机为核心的监测系统,并佐以接口芯片将结果显示在LED 数码显示管上,单片机可直接控制打印监测数据。

这种方式在很大程度上提高了工作效率,并扩展了应用范围。

但其中所采用的温度、湿度传感器直接输出为模拟电压信号,该信号在传输过程中易损耗,影响系统精度,且传输距离较近,需要经过A/D 转换芯片才能被单片机接收。

每个测试点都需要各自独立的信号线,为了实现多点监测不仅需要成百上千条信号线,还需要多路模拟转换开关电路轮流对多个测试点进行连续监测,从而增加了整个系统的环节,使其难于维护,价格昂贵。

近年来,伴随微处理器芯片和网络通信技术的发展,为了简化系统设计并降低成本,各公司及科研机构开始致力于相关领域的探索,使得温湿度数据监测数字化、网络化的实现成为可能。

其中美国达拉斯半导体公司推出了1-Wire(单总线)接口协议,单总线技术与其它总线不同,它采用单根信号线,既可传输时钟,又能传输数据,而且数据传输是双向的,因此单总线技术具有线路简单,硬件开销少,成本低廉,便于总线扩展和维护等优点。

该公司所提供的适用于单总线微网技术的单总线器件具有无需另附电源、在测试点直接将模拟信号数字化等特点,一方面减少了系统环节,另一方面保证了系统的精度。

同时各软件公司开发的可视化软件开发工具,更是向着效率高、功能强大的方向努力,从而为获得良好的用户界面奠定了基础。

1.2 内外温度和湿度测量的发展史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。

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。

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。

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。

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