《温湿度变送器报告要点.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《温湿度变送器报告要点.pdf（20页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、开放实验项目报告 课题名称：温湿度变送器的设计 学院：通信与信息工程学院 专业：广播电视工程 学号姓名 指导老师：张熠 2013/2014 学年第 2 学期 - 2 - 目录 一 引言3 二 实验目的3 三 系统概述3 四 实验设计 第一章控制方案设计4 第二章系统硬件设计 5 2.1 系统硬件设计图5 2.2 ATMEGA32的简介5 2.3 SHT71的简单介绍5 2.4 ATMEGA32与 SHT71接口说明5 2.5 显示部分设计6 第三章系统软件设计 6 3.1 主程序软件流程图设计6 3.2 主程序代码7 五 实验小结20 - 3 - 一 引言 随着科学技术的迅速发展， 在很多领域
2、实现多功能与自动化是人们追求的目 标之一，它给人带来的方便也是毋庸置疑的，温湿度变送器就是其中的一个典型 例子，本项目目的在于利用单片机技术、传感技术实现温度与湿度的传送。通过 该项目，训练编程能力，加强对电子技术、单片机技术应用能力，提高电子系统 设计与软硬件调试能力。 温湿度变送器是一种装有湿敏和热敏元件，能够用来测 量温度和湿度的变送器装置， 有的带有现场显示， 有的不带有现场显示。 温湿度 变送器由于体积小， 性能稳定， 精度高等特点， 被广泛应用在生产生活的各个领 域。 在项目中使用了仿真软件，通过这些软件应用，可以提高系统设计的效率， 降低学习和开发的成本。系统软件用C语言编写，提
3、高了编程能力。 二 实验目的 1、了解温湿度变送器原理与应用； 2、训练单片机系统编程能力； 3、熟悉仿真、开发软件的应用。 三 系统概述 在温湿度测量技术不断完善的今天，温湿度计也在朝着集成化、智能化、系 统化的方向迅速发展， 为开发新一代温湿度测控系统创造了有利条件。而且在工 农业生产、气象、环保、国防、科研等部门及日常生活中，经常需要对环境温度 与湿度进行测量控制， 准确测量温湿度对于生物制药、食品加工、 造纸等行业更 是至关重要。 变送器可以对 0-70范围的温度和 0-100%RH 的湿度进行测量并进行信号变 送。传统的模拟式湿度传感器一般不仅要设计信号调理电路，还要经过复杂的校 准
4、和标定过程，其测量精度难以保证，且在线性度、重复性、互换性、一致性等 方面往往不尽人意。为了克服这些缺点，本设计利用ATMEGA32 单片机强大的功 能，同时结合数字温湿度传感器SHT 71 测量温湿度快速、 使用简便等特点， 设 计了一个监控系统来对温湿度进行实时监控以进行超限报警。本系统测量准确、 调试方便、可实时记录报警信息、 方便工作人员排故， 并可广泛应用于条件恶劣、 人员不便进入的场合。通过传感器对温度和湿度进行采样，利用双积分式A/D 转换器完成模数转换， 微处理器是智能变送器的核心部分，采用串行 D/A 芯片进 - 4 - 图 1系统功能框图 行数模转换， 由 V/I 电路完成
5、模拟输出； 单片机和 PC机之间用 RS-232串行接口 直接连接，最终变送器能实现温度和湿度的串行数字输出和4-20mA或 1-5V 的模 拟输出，使系统集成变得简易快捷，小体积、低功耗，使其成为一种温湿度测量 原件的选择，是居家温湿度表不错的变送器件。 四 实验设计 第一章控制方案设计 系统设计方框图如图1所示，本温湿度变送器设计以单片机作为核心，通 过 SHT71传感器芯片对各环境内的温度、 湿度参数实时检测， 经 SHT71 传感器芯 片内 A/D 转换器后送入单片机，与预先设置温度和湿度的上限和下限进行比较， 当变送器检测到环境温度或湿度超过所设定的上限和下限值，则 CPU 的 I/
6、O 口通 过驱动电路控制蜂鸣器发声来报警。 下图所示的是系统功能框图 第二章系统硬件设计 2.1 系统硬件设计图 系统采用 ATMEGA32 单片机作为控制核心，控制系统主要包括温湿度传感 器、数码管显示、按键、蜂鸣器报警驱动等部件。 按键 声光报警 显示 单片机系统传感器 - 5 - 系统硬件设计如图 2 图 2 系统硬件设计图 2.2 ATMEGA32的简介 ATMEGA32 的单片微机是一款高性能、低功耗、非易失性存储器和数字集成 电路芯片。其最引人注目的是它的EEPROM 电可擦除技术，闪速存储器技术和高 质量、高可靠性。该类单片机在计算机外部设备、通讯设备、自动化工业控制设 备、宇宙
7、设备、 仪器仪表和各种消费类产品中得到了广泛的应用。其主要产品特 性：32 个 8 位通用工作寄存器， 32K字节在线编程 Flash 程序存储器， 1024字 节的 EEPROM，2K字节的片内 SRAM ，23 个可编程的 I/O 口，具有独立片内振荡器 的可编程看门狗定时器， 可工作于主机、 从机模式的 SPI 串行接口等， 可充分满 足温湿度采样的精度要求。 2.3 SHT71 的简单介绍 温湿度数据采集与转换由SHT71来完成，它是一款高度集成的温湿度传感 器芯片，提供全标定的数字输出， 该传感器包括电容性聚合体测试敏感元件，一 个用能源材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14 位
8、的 A/D 转换器以及串 行接口电路实现无缝连接。 SHT71 产品特点： SHT71为插针型温湿度传感器芯片， 全量程标定，两线数字输出；湿度测量范围：0100%RH；温度测量范围： -40123.8；湿度测量精度：+3.0%RH ；温度测量精度： +0.2，响应时间： #include #include #include #include /- Y 温度或湿度是 否超限？ 系统初始化 是否有按键 触发？ 读取温湿度采样值 并显示数 蜂鸣器报警 设置上下限 报警值 N Y N N Y - 8 - Typedef unsigned char BYTE; Typedef unsigned int
9、 WORD; WORD tem=257; BYTE hum=58; /- WORD tem_2301=241; WORD hum_2301=657; BYTE code t=“tem: ”; BYTE code rt=“h: ”; BYTE tempra_23014; BYTE humini_23014; uchar tempra4; uchar humini2; /- void delay(WORD i) /延时约 X个 ms WORD j; for(i;i0;i-) for(j=950;j0;j-); void delaytime（WORD i ） /延时约 X个 ms while(i-)
10、 _nop_(); _nop_(); /-2301- sbitwire=p34; void check_rt() /读数据准备信号 P3M1=0XFF; P3M0=0XFF; - 9 - wire=0; delaytime(600); /延时*us wire=1; delaytime(16); /31us _nop_(); P3M1=0XFF; P3M0=0X00; while(wire); /等待 2301 拉低 _nop_(); _nop_(); /低 _nop_(); while(!wire); /等待拉高 _nop_(); _nop_(); /高 _nop_(); while(wire
11、); /等待 2301 拉低 _nop_(); _nop_(); /低 _nop_(); /- BYTE redata_2301() /接收一位数据 WORD WEI ； TH0=0; TL0=0; EA=0; while(!wire); TR0=1; while(wire); - 10 - TR0=0; EA=1; if(TL050) WEI=1; else WEI=0; return WEI; /- BYTE read_byte_2301() /接受一个字节 BYTE dat=0; BYTE temp; BYTE a; int i=7; while(i=0) a=redata_2301()
12、; temp=a30) WEI=1; else WEI=0; return WEI; /- BYTE read_byte() /接受一个字节 BYTE dat=0; BYTE temp; BYTE a; int i=7; while(i=0) a=readbit(); temp=a28) return 1; else return 0; /- void conmu_555() BYTE che; BYTE jiao,check; BYTE th,tl; WORD temp; che=readdata_555(); if(che) while(date); th=read_byte(); tl=
13、read_byte(); hum=read_byte(); jiao=read_byte(); temp=th8; temp=temp|tl; check=thtl; check=checkhum; if(jiao!=check) hum=5; P3M1=0X00; - 16 - P3M0=0X00; /- void lcd_555() /显示字 char i; LCD_send_command(0x80); for(i=0;i4;i+) LCD_send_data(ti); delay(15); LCD_send_command(0x80+10); for(i=0;i4;i+) LCD_se
14、nd_data(rti); delay(15); /- void UartInit(void) PCON SCON=0x50; BRT=0XD9; AUXR |=0x04; AUXR |=0x01; AUXR |=0x10; void UART_T(unsigned char UART_data) / 定义串口发送数据变量 / ES=0; /禁止串行中断 SBUF=UART_data; / 将接收的数据发送回去 - 17 - while(TI=0); /检查发送中断标志位 TI=0; /软件清零 / ES=1; /打开串行中断 / delay(100); /- sbitcheckfre=P33
15、; /检测频率脚 double Frequency; double F55; double gain=(3.35272e-3); WORD calculateFrequency() /计时 25 个周期 BYTE t_num=25; TH0=0; TL0=1; EA=0; while(checkfre=0); _nop_(); _nop_(); while(1) if(checkfre=0) break; TR0=1; /等待负跳变开始计时 while(t_num-) while(1) if(checkfre=1) break; while(1) - 18 - if(checkfre=0) b
16、reak; TR0=0; /下次负跳变停止计时 EA=1; return(300000.0/(TH0*256+TL0)*1000); void calfre() BYTE i=10; WORD FF; FF=calculateFrequency(); while(i-) WORD AA; AA=calculateFrequency(); FF=(FF+AA)/2; Frequency=FF; /- void biaoding() calFre(); F55=Frequency/(3.0134e-6)*hum_2301*hum_2301_(3.4503e-8)*hum_2301*hum _230
17、1*hum_2301_(1.9308e-3)*hum_2301+1.0900); void com(double dat) double a; unsigned char*p=(char*) unsigned char q4; - 19 - char I; a=dat; for(i=0;i4;i+,p+) qi=*p; for(i=0;i4;i+) UART_T(qi); delay(2000); /- void main() int num=5; LCD_init(); TMOD=0x11; / EA=1; / ES=1; UartInit(); Icd2301(); Icd_555();
18、while(num-) conmu_555(); /读 555 温湿度 delay（2000） ； readdata_2301(); /读 2301 温湿度 display_555(); display_2301(); biaoding(); com(F55); com(3.35272e-3); - 20 - while(1) conmu_555(); /读 555 温湿度 delay（2000） ； readdata_2301(); /读 2301 温湿度 display_555(); display_2301(); /- 五 实验小结： 1. 本次实验中主要涉及温湿度变送器硬件及软件的设计
19、，关键点在于针 对温度、湿度的测量特点， 采用 SHT71系列数字温湿度传感器， 可与单片机直接 相连，并且由于它温湿一体的高度集成化，改变传统温湿度变送器硬件包含温度 传感器、湿度传感器、 信号处理器、 A/D等部分，从而简化外围电路并降低费用， 提高了电路工作的可靠性和稳定性，达到了较高的性价比。 2.对于单片机，在电子技术应用领域中， 单片机的应用愈来愈多地应用到 各行各业。如：工业控制、仪器仪表、 电讯技术、办公自动化和计算机外部设备、 汽车与节能、商用产品、家用电器等。目前，单片机正朝着大容量片上存储器、 多功能 i/o接口、宽范围工作电源和低功耗方向发展。要开发单片机的应用， 不 但要掌握单片机硬件和软件方面的知识，而且还要深入了解各应用系统的专业 知识， 只有将这两方面的知识融会贯通和有机结合，才能设计出优良的应用系统。 一个好的工程设计师不仅要掌握单片机的工作原理，而且还要不断了解各公司 最新芯片的结构和应用， 在实际应用中找到最好的性能价格比。我们将来从事通 信行行业尤其是要注意这点， 因为通信产业在这几年发展是有目共睹的，通信技 术的快速发展，促进了通信产业的完备化，先进话，智能化，这要求我们不断地 学习，不断地吸收先进的知识，国内外优秀的通信理念。其实不仅是通信行业， 其他行业是一样的，只有不断的学习，才不会被高速发展的社会所淘汰。