搜索
中北大学课程设计任务书2011/2012学年第一学期学院：信息与通信工程学院专业：电子信息工程学生姓名学号：课程设计题目：温湿度双参数测试仪设计起迄日期：12月11日～12月24日课程设计地点：指导教师：系主任：下达任务书日期:2011年12月10日课程设计任务书1．设计目的：本课程设计主要针对电子信息工程专业课程体系设置的要求，安排的一种综合性的课程设计。一方面为了培养学生在查阅资料、复习、学习知识的基础上，进行包括光、机、电系统的设计、计算、仿真、编程、调试等多个环节的综合能力培养；另一方面，也是对学生进行毕业设计前的一次大型练兵，进一步培养学生独立地分析、解决实际问题的实际能力。另外还培养学生用专业的、简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：（1）掌握温湿度传感器的工作原理与选型；（2）掌握温湿度测试电路的设计、计算、仿真、编程与调试（湿度测量范围：30%RH~80%RH，精度≥±5%RH；温度测量范围：-10℃~80℃，精度≥±1℃。）；（3）掌握温湿度显示电路（LED/LCD）的设计、计算、仿真、编程与调试；（4）掌握用汇编、C或其他语言实现系统的编程、仿真与调试；（5）掌握方案设计与论证；（6）掌握用相关软件进行电路图设计、仿真、编程，以及对结果的分析、总结；3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：（1）提供核心器件的工作原理与应用介绍；（2）提供用Protel设计的电路原理图，也可给出印刷板电路图；（3）提供用Multisim、MaxPluss、Proteus、Medwin、KeilC等其他软件对电路的仿真、编程与分析；（4）提供符合规定要求的课程设计说明书；（5）提供参考文献不少于15篇，且必须是相关的参考文献；课程设计任务书4．主要参考文献：（1）阎石.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，1998；（2）王远.模拟电子技术.北京：机械工业出版社，2001；（3）陈汝全.电子技术常用器件应用手册.北京：机械工业出版社，2003；（4）毕满清.电子技术实验与课程设计.北京：机械工业出版社，2006；（5）张俊谟.单片机中级教程-原理与应用.北京：北京航空航天大学出版社，2002；其他参考文献，务必按照国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》书写。5．设计成果形式及要求：（1）电路原理图、仿真结果、程序；（2）课程设计说明书；6．工作计划及进度：12月11日～12月日：分析课程设计任务书，查找资料，初步确定方案；12月日～12月日：论证、确定方案、核心电路的设计；12月日～12月日：电路设计、计算、仿真、编程，并完善设计与方案；12月日～12月日：整理资料，书写课程设计说明书；12月24日：答辩，提交课程设计说明书。系主任审查意见：签字：年月日中北大学课程设计说明书2011/2012学年第一学期学院：信息与通信工程学院专业：电子信息工程学生姓名：学号：课程设计题目：温湿度双参数测试仪设计起迄日期：12月11日～12月24日课程设计地点：中北大学指导教师：系主任：2011.12.24目录摘要…………………………………………………………………………一、系统的主要功能和特点…………………………………………二、系统的设计……………………………………………………（一）AT89C52单片机…………………………………………………（二）SHT15-P温湿度传感器………………………………………1．技术参数及特点………………………………………………2．电源引脚………………………………………………………3．串行接口………………………………………………………3．1串行时钟……………………………………………………3．2串行数据……………………………………………………3．3发送命令……………………………………………………3．4测量时序……………………………………………………（三）液晶显示电路…………………………………………………1.LM016L的结构及功能………………………………………2.控制指令………………………………………………………3.软件设计…………………………………………………………三、仿真电路及结果…………………………………………………四、结束语……………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………附录PCB板图、电路原理图温湿度双参数测试仪设计摘要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。湿度是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。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、湿度的检测就非常有必要了。温湿度双参数测试仪的设计采用智能化的测量方法实现对温度、湿度的检测。该系统以AT89C52单片机作为主控芯片，采用了具有精度高、成本低、体积小、接口简单等优点的SHT15温湿度传感器实现温度与湿度的检测，测量精度可以达到±1℃，±5.0%RH。采用点阵字符型LCD显示温湿度字母、数字。一、系统的主要功能和特点单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比采用电子或数字电路更加强大。基于以上因素，我们选用ATMEL的AT89C52单片机，系统的硬件部分包含传感器元件、液晶显示器等。系统采用SHT15作为温湿度传感器，经测量电路后送入单片机处理。系统外接LCD液晶显示器，用来显示处理后得到的温度、湿度参数。图1系统的硬件组成框图二、系统的设计系统采用SHT15温湿度传感器采集温湿度数据，经单片机处理后，最终在LM160L液晶屏上显示温度、湿度。系统的硬件组成框图如图1所示。（一）AT89C52单片机单片机是指在一块芯片上集成了CPU，RAM，ROM，定时器/计数器，中断控制器，串行口等部件的单片微型计算机，字母简写为MCU。由于单片机具备体积小，重量轻，性价比高，功能齐全及运算速度较快等优点，使得单片机在测控系统，智能仪表，机电一体化产品，智能接口的各方面具有广泛的应用。AT89C52单片机资源特征：ATMELAT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。（二）SHT15-P温湿度传感器系统采用的温湿度传感器是SHT15-P，它具有体积小、免校正等特点。可应用于各种恶劣环境的温湿度测量。1．技术参数及特点湿度：0～100%RH；温度:-40～+123.8℃；精度：±2.0%RH；±0.3℃；响应时间：5s；低功耗；可完全浸没。SHT15温湿度传感器实物图如图2所示。图2温湿度传感器实物图图3单片机与SHT15的接口电路2．电源引脚SHT15的供电电压为2.4～5.5V。传感器上电后，要等待11ms以越过“休眠”状态。在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF的电容，以去藕滤波。单片机与SHT15的接口电路如图3所示。3．串行接口3．1串行时钟串行时钟（SCK）：SCK用于微处理器与SHT15的通讯同步。由于接口包含安全静态逻辑，因此不存在最小SCK频率。3．2串行数据串行数据（DATA）：DATA三态门用于数据的读取。DATA在SCK时钟下降沿之后改变状态，并仅在SCK时钟上升沿有效。数据传输期间，在SCK时钟高电平时，DATA必须保持稳定。为避免信号冲突，微处理器应驱动DATA在低电平。需要一个外部的上拉电阻（例如：10kΩ）将信号提拉至高电平。3．3发送命令用一组“启动传输”时序来表示数据传输的初始化。它包括：当SCK时钟高电平时DATA翻转为低电平，紧接着SCK变为低电平，随后是在SCK时钟高电平时DATA翻转为高电平，启动传输的时序如图4所示。启动传输程序s_transstart（）如下：voids_transstart(void){DATA=1；SCK=0；_nop_()；SCK=1；_nop_()；DATA=0；_nop_()；SCK=0；_nop_()；_nop_()；_nop_()；SCK=1；_nop_()；DATA=1；_nop_()；SCK=0；}如果与SHT15通讯中断，下列信号时序可以复位串口：当DATA保持高电平时，触发SCK时钟9次或更多。在下一次指令前，发送一个“传输启动”时序。这些时序只复位串口，状态寄存器内容仍然保留。通讯复位时序如图5所示。图4启动传输时序图图5通讯复位时序图通讯复位程序如下：voids_connectionreset(void){unsignedchari;DATA=1;SCK=0;//Initialstatefor(i=0;i9;i++)//9SCKcycles{SCK=1;SCK=0;}s_transstart();//transmissionstart}3．4测量时序测量时，发送一组测量命令（00000101表示相对湿度RH，00000011表示温度T）后，控制器要等待测量结束。这个过程需要大约20/80/320ms，分别对应8/12/14bit测量。确切的时间随内部晶振速度，最多可能有-30%的变化。SHT15通过下拉DATA至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。控制器在再次触发SCK时钟前，必须等待这个“数据备妥”信号来读出数据。检测数据可以先被存储，这样控制器可以继续执行其他任务在需要时再读出数据。接着传输2个字节的测量数据和1个字节的CRC奇偶校验。单片机需要通过下拉DATA低电平，以确认每个字节。所有的数据从MSB开始，右值有效（例如：对于12bit数据，从第5个SCK时钟算做MSB；而对于8bit数据，首字节则无意义）。在测量和通讯结束后，SHT15自动转入休眠模式。下面做RH测量时序举例：“0000’1001’0011’0001”=2353=75.79%RH测量时序图如图6所示。图6RH测量时序图测量温湿度程序如下：chars_measure(unsignedchar*p_value,unsignedchar*p_checksum,unsignedcharm