基于80C51的温湿度控制系统.(一)

第一章绪论2 1. 1 选题背景2 第二章设计方案2 2. 1温度传感器的选择3 2. 2 湿度传感器的选择3 2. 3 信号采集通道的选择3 第三章系统总体设计3 3.1 信号采集4 3.1.1 温度传感器4 3. 1. 2 湿度传感器6 3.2 信号分析与处理9 3.2.1 A/D转换10 3. 2. 2单片机805113 3. 3 显示与报警的设计15 3. 3. 1 显示电路15 3. 3. 2 报警电路16 第四章软件设计17 第一章绪论 1. 1 选题背景 温湿度检测传统的方法是用与湿度表、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场所进行通风、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,因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。 设计过程及工艺要求 一、基本功能 ~ 检测温度、湿度 ~ 显示温度、湿度 ~ 过限报警 二、主要技术参数 ~ 温度检测范围: -30℃-+50℃ ~ 测量精度: 0.5℃ ~ 湿度检测范围: 10%-100%RH ~ 检测精度: 1%RH ~ 显示方式:温度:四位显示湿度:四位显示 ~ 报警方式:三极管驱动的蜂鸣音报警 第二章设计方案 当将单片机用作测控系统时,系统总要有被测信号懂得输入通道,由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言,如何准确获得被测信号是其核心任务;而对测控系统来讲,对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。 传感器是实现测量与控制的首要环节,是测控系统的关键部件,如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换,一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制,几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量,使设备和系统正常运行在最佳状态,从而保证生产的高效率和高质量。 2. 1温度传感器的选择 采用AD590,它的测温范围在-55℃~+150℃之间,而且精度高。M档在测温范围内非线形误差为±0.3℃。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压,因而器件反接也不会损坏。使用可靠。它只需直流电源就能工作,而且,无需进行线性校正,所以使用也非常方便,借口也很简单。作为电流输出型传感器的一个特点是,和电压输出型相比,它有很强的抗外界干扰能力。AD590的测量信号可远传百余米。 2. 2 湿度传感器的选择 测量空气湿度的方式很多,其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化,间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。 采用HS1100/HS1101湿度传感器。HS1100/HS1101电容传感器,在电路构成中等效于一个电容器件,其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性,高可靠性和长期稳定性,快速响应时间,专利设计的固态聚合物结构,由顶端接触(HS1100)和侧面接触(HS1101)两种封装产品,适用于线性电压输出和频率输出两种电路,适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。 相对湿度在1%---100%RH范围内;电容量由16pF变到200pF,其误差不大于±2%RH;响应时间小于5S;温度系数为0.04 pF/℃。可见精度是较高的。 2. 3 信号采集通道的选择 在本设计系统中,温度输入信号为8路的模拟信号,这就需要多通道结构。 采用多路分时的模拟量输入通道。这种结构的模拟量通道特点为:对ADC、S/H要求高。处理速度慢。硬件简单,成本低。软件比较复杂。 图2-1多路分时的模拟量输入通道 第三章系统总体设计 本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号,和A/D模拟数字转换芯片的性能,我设计了以8051基本系统为核心的一套检测系统,其中包括A/D转换、单片机、复位电路、温度检测、湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。 图3-1 系统总体框图 本设计由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。 (一)信号采集由AD590、HS1100及多路开关CD4051组成; (二)信号分析由A/D转换器MC14433、单片机8051基本系统组成; (三)信号处理由串行口LCD显示器和报警系统等组成。 3.1 信号采集 3.1.1 温度传感器 AD590是电流型温度传感器,通过对电流的测量可得到所需要的温度值。根据特性分挡, AD590的后缀以I,J,K,L,M表示。AD590L,AD590M一般用于精密温度测量电路,其电路外形如图3-2所示,它采用金属壳3脚封装,其中1脚为电源正端V+;2脚为电流输出端I0; 3脚为管壳,一般不用。集成温度传感器的电路符号如图3-2所示。 &nb