温度检测课设

课程设计（论文）题目：院（系）：专业班级：姓名：学号：指导教师：年月日第I页目录1绪论...................................................................................................................11.1课题研究背景和意义............................................................................11.2本课题的主要内容................................................................................22系统硬件电路设计...........................................................................................22.1系统总体硬件设计................................................................................22.2主控芯片AT89C52...............................................................................32.3温度传感器............................................................................................52.3.1温度检测中常用到的温度传感器及原理.................................52.4湿度传感器............................................................................................62.5本设计方案所采用的传感器...............................................................82.5.1SHT11的特点............................................................................82.5.2SHT11的内部结构和工作原理................................................92.6最小系统电路设计..............................................................................102.6.1传感器电路...............................................................................102.7LCD显示电路.....................................................................................103系统软件设计.................................................................................................113.1系统主程序设计..................................................................................113.2温度、湿度检测子程序设计.............................................................13第II页3.4LCD显示子程序设计.........................................................................13结论....................................................................................................................15参考文献............................................................................................................16附录Ⅰ系统源程序............................................................................................17附录Ⅱ系统总原理图........................................................................................24第1页室内环境测量设计方案1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。第2页1.2本课题的主要内容本设计主要利用传感器为基础，设计一个室内环境测量设计方案，完成室内温度及湿度的检测及显示。本设计主要要经过以下俩个部分的设计来完成：（1）LCD数码管显示部分设计（2）温度和湿度采集部分设计2系统硬件电路设计2.1系统总体硬件设计图2-1系统总体硬件框图由系统的总框图可以看出该系统的工作原理为：单片机AT89C52作为控制核心并协调整个系统的工作，通过数字温度、湿度传感器检测当前室内的温度、湿度，由于数数字信号就直接送入单片机AT89C52内，通过单片机的处理在LEDAT89C52温度显示湿度显示湿度检测温度检测第3页数码管上显示当前的值。2.2主控芯片AT89C52AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。AT89C52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,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。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。[1]P0口P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口第4页P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）。P2口P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@RI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。P3口P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能。P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。第5页表2-1P3口第二功能说明口线引脚第二功能P3.010RXD（串行输入口）P3.111TXD（串行输出口）P3.212INT0（外部中断0）P3.313INT1（外部中断1）P3.414T0（定时器0外部输入）P3.515T1（定时器1外部输入）P3.616WR（外部数据存储器写脉冲）P3.717RD（外部数据存储器读脉冲）2.3温度传感器2.3.1温度检测中常用到的温度传感器及原理目前常用到的温度传感器有：数字温度传感器，注塑型温度传感器,PN结型及集成电路式温度传感器，辐射式温度传感器，热电阻温度传感器，热敏电阻温度传感，热电偶温度传感等[2]。应用于太阳能热水器测温的主要是热电偶温度传感器，热电阻温度传感器以及热敏电阻温度传感器，其测温原理为：1.热电偶温度传感器：热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，它是将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而第6页在回路中形成一个大小的电流。其优点是：测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响；测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）；构造简单，使用方便。2.热电阻温度传感器：它是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电。3热敏电阻温度传感器：热敏电阻其原理就是把热敏电阻作为温度传