多功能温湿度计设计.docx

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1、多功能温湿度计设计多功能数字温湿度计设计【摘要】温度和湿度是两个最基本的环境参数，人们生活与温湿度息息相关。在工农业生产、气象、环保、国防、科研等部门，经常需要对环境温度与湿度进行测量。准确测量温湿度在生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要的。因此研究温湿度的测量方法具有重要的意义。本论文讲述了一种以单片机AT89C52为主要控制器件，以DHT22为数字温湿度传感器的新型数字温湿度计，具有时间、温湿度显示，并且可以自行设置温度预警值，当温度超出预警值时报警，存储温湿度的功能。【关键词】温度；湿度；DHT22；时间MultifunctiondigitalhygrometerdesignAbs

2、tractTemperatureandhumidityarethetwomostbasicenvironmentalparameters,peoplefslifeiscloselyrelatedtotemperatureandhumidityInindustrialandagriculturalproduction,meteorology,environmentalprotection,nationaldefense,scientificresearchdepartments,oftenneedtomeasuretemperatureandhumiditytotheenvironment.Ac

3、curatemeasurementoftemperatureandhumidityinbiologicalpharmaceutical,foodprocessingspapermakingindustriesisofvitalimportanceSothetemperatureandhumiditymeasurementmethodhasthevitalsignificance.ThispapertellsthestoryofasinglechipmicrocomputerAT89C52asthemaincontroldevice,anewtypeofdigitaltemperatureand

4、humidityforDHT22digitaltemperatureandhumiditymeter,time,temperatureandhumiditydisplay,andwasabletosettemperaturewarningValgwhentemperatureexceedsthewarningalarm9thefunctionofstoragetemperatureandhumidityKeywordTemperature;humidity;DHT22;time1.温湿度计发展史1.1温度计的发展史1.2湿度计的发展史2.设计任务分析及方案论证2.1设计数字温湿度计的需求分析2

5、.2设计任务及要求2.3设计总体方案及方案论证2.4器件的选择2.4.1主控制器芯片2.43时钟芯片储芯片2.4.5LCD128642.5温湿度测量的方法及分析113.硬件电路的设计123.1总体结构框123.2主控制电路和测温湿电路1233存储模块与时钟模块电路133.4显示模块电路144.软件设计及分析154.1 程序流程图154.2 DHT22工作原理174.3 DS1302工作原理234.4 4AT24C02工作原理27334.5LCD12864的工作原理5.结论错误!未定义书签。参考文献36致谢错误!未定义书签。37附录B元件清单391 .温湿度计发展史1.1 温度计的发展史世界上记

6、录最热的温度是在利比亚，时间是1922年9月13日，温度是摄氏58度，之后1953年在墨西哥记录到60度。美国记录的最高温度是在加州的死亡谷，1913年7月10日，温度是56.7度，曾经有人描述过在这个温度下的感受，人可以感受到死亡的威胁，鸟热的从天上掉下来。古希腊人早就知道空气在受热的时候会膨胀，在大约2000年前，亚历山大的英雄(HerOofAlexandria),这其实是一希腊人，生活在埃及的亚历山大,名字叫“Hero，他发明了一个类似蒸汽机的东西，用的就是热气膨胀的原理,但这个还不是温度计。直到1592年，伽利略发明了一个类似温度计的东西，这个也可以测定气压,1612年，伽利略的朋友S

7、antorioSantorio(1561-1636),(并不是我把名字打重了，他的名字和姓氏就是一样的，)他把伽利略的温度计改造了一下，在一个封闭的系统里，随着温度的变化，空气收缩膨胀，彩色的液体高度也随着变化，他用这个测定人体的温度变化，算是世界上第一个体温表。直到1713年，DanielFahrenheit(1686-1736)在温度计上放上了刻度,首先把冰融化的温度和健康人体的温度两个刻度标上，但他很快意识到，冰融化的温度是不变的，但水结冰的温度则是变化的，他把冰，水和盐混在一起,这个温度作为0度，而冰融化的温度是32度，人体的温度是96度。1835年,人们发现人体的正常温度是98.6度

8、(就是摄氏37度)。Fahrenheit有的时候用酒精作为表示温度的液体，但后来他选择了水银，以后这个温度计的上限订到了水沸腾的点，212度。这个就是英国美国使用的华氏度。1742年，瑞典的天文学家AndersCelsius(1701-1744)把水结冰的点定位0度，水沸腾的点定位100度，之后CarOlUSLinnaeUS(1707-1778)把这个顺序倒了过来，就是现在世界上使用最广泛的摄氏度。从摄氏度的国家来到使用华氏度的国家非常不习惯，要经常把华氏度转换成摄氏度，才能明白天气预报是什么意思，很多年后才习惯华氏度，具体转换是F=95C+32,C=59(F-32),心算还是比较困难的。18

9、48年KeIVin引入一个绝对O度的概念，就是摄氏零下273.5度，然后摄氏O度就是273.15K,IOO摄氏度就是373.15K。1.2 湿度计的发展史湿度计是测量空气内含水分多少的仪器。史记天官书中即有测湿的记载。我国汉朝初年就已出现湿度计，它是利用天平来测量空气干燥或潮湿的。天平湿度计的使用方法，是把两个重量相等而吸湿性不同的物体，例如灰和铁,分别挂在天平两端。当空气湿度发生变化时，由于两个物体吸入的分水不同，重量也就起了变化，于是天平发生偏差，从而指示出空气潮湿的程度。这就是湿度计的由来。空气的湿度可通俗地理解为空气的潮湿程度.它有绝对湿度和相对湿度之分.绝对湿度：空气中水蒸气的压强p

10、叫做空气的绝对湿度.空气的湿度可以用空气中所含水蒸汽的密度，即单位体积的空气中所含水蒸汽的质量来表示.由于直接测量空气中水蒸气的密度比较困难，而水蒸气的压强随水蒸气密度的增大而增大，所以通常用空气中水蒸气的压强来表示空气的湿度，这就是空气的绝对湿度.相对湿度:(1)概念的引入：为了表示空气中水蒸气离饱和状态的远近而引入相对湿度的概念.(2)相对湿度B：某温度时空气的绝对湿度p跟同一温度下水的饱和汽压ps的百分比叫做这时空气的相对湿度不同温度下水的饱和汽压可以查表得到在绝对湿度p不变而降低温度时，由于水的饱和汽压减小而使空气的相对湿度增大。居室的相对湿度以60%70%较适宜。2 .设计任务分析及

11、方案论证1 .1设计数字温湿度计的需求分析温度与湿度与人们的生活息息相关。在工农业生产、气象、环保、国防、科研等部门，经常需要对环境温度与湿度进行测量及控制。准确测量温湿度在生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要的。传统的温度计是用水银柱来显示的，虽然结构简单、价格便宜，但是它的精确度不高，不易读数。传统湿度计采用干湿球显示法，不仅复杂而且测量精度不高。而采用单片机对温湿度进行测量，不仅具有控制方便，简单和灵活等优点，而且可以提高温湿度的测量精度。用12864液晶显示屏来显示温湿度的数值和时间，看起来更加直观。测量温湿度的关键是温湿度传感器。过去测量温度与湿度是分开的。随着技术的进步和人们

12、生活的需要出现了温湿度传感器。温度传感器的发展经历了3个阶段：传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能集成温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、从集成化向智能化、网络化的方向发展。湿度传感器也是经历了这样一个阶段逐渐走向数字智能化。总之，无论在日常生活中还是在工业、农业方面都离不开对周围环境进行温湿度的测量。因此，研究温湿度的测量具有非常重要的意义。2 .2设计任务及要求设计一个以单片机为核心的多功能温湿度测量系统，可实现的功能为:有日期，时间等显示功能;用户还可自行设置合适的温度；超出设置的合适温度时，蜂鸣器会提示;(4)可存储并查看温湿度。2.3设计总体方案及方

13、案论证按照系统设计功能的要求，确定系统由7个模块组成：主控制器模块，温湿度传感模块，键盘输入模块，时钟模块，存储模块，LCD显示电路及蜂鸣器模块。主控制器的功能有单片机来完成，主要负责处理由温湿度传感器、时钟芯片传递来的数据，并把处理好的数据送向显示模块，以及把数据发给存储芯片和接收存储芯片发来的数据。温湿传感器主要用来采集周围环境参数，并把所采集来的参数送往主控制器。按键电路主要用来完成时间的调整，设定温湿度适宜范围，存储和查询温湿度。这里需要6个按键，两个用来调整时间，两个用来设定温湿度适宜范围，还有两个用来存储和查询温湿度。蜂鸣器模块是由一个蜂鸣器组成，用来判断周围环境的温度是否超出设定

14、值了，当温度超出设置的预警值时，蜂鸣器会发出声响。2.4器件的选择2.4.1主控制器芯片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MCS51指令系统，片内置通用8位中央处理器和FIaSh存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。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

15、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。AT89C52为8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTALl（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口,外接12MHZ晶振。RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，PO端口（3239脚）被定义为Nl功能控制端口，分别与Nl的相应功能管脚相连