自动检测技术湿敏电阻样本.doc

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成绩

南京工程学院
课程设计说明书(论文)

题 目 基于湿敏电阻的湿度检测系统设计
课 程 名 称 自动检测技术
院 系 电力工程学院
专 业
班 级

南京工程学院

课程设计任务书

课 程 名 称 自动检测技术

院( 系、 部、 中心) 电力工程学院

专 业

1．课程设计应达到的目的
经过对本课程的设计, 使学生掌握常见被测量的检测原理、 方法和技术, 了解国内外对这些工程量进行测控的系统组建原理, 经过对检测系统的设计与分析, 增强学生理解和运用所学知识来解决实际问题的能力,逐步掌握根据具体测控要求、 性能指标设计出先进测控系统的方法和技术。
2．课程设计题目及要求
题目: 基于湿敏电阻的湿度检测系统设计
要求:
( 1) 湿度测试范围: 0.1% ~ 99%, 测试精度: 0.1%。
( 2) 根据题意, 明确被控对象的功能及性能指标;
( 3) 根据系统要求, 选择合适的湿度传感器( 尽量选择实验室已有的传感器)
( 4) 设计传感器测量电路;
( 5) 选择单片机的品种、 型号, 设计单片机的外围测量电路;
( 6) 计算有关的电路参数, 有条件的情况下, 根据实验室现有设备进行实验数据的测取, 明确测量电路输出与被测非电量的关系;
( 7) 画出系统总体框图
( 8) 画出系统电路图
( 9) 系统分析与调试:
( 10) 在说明书中详细说明本系统的设计原理及调试结果。

3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、 图纸、 实物样品等要求〕
(1) 给出设计说明书一份;
(2) 有条件的情况下尽量给出必要的实验数据;
(3) 在说明书中附上完整的系统电路原理图( 手画或用PROTEL画) 。

4．主要参考文献
1、 李现明, 吴皓编著.自动检测技术.北京: 机械工业出版社,
2、 徐仁贵.单片微型计算机应用技术.北京: 机械工业出版社.
3、 陈爱弟.Protel99实用培训教程.北京: 人民邮电出版社.

5．课程设计进度安排
起 止 日 期
工 作 内 容
第1天
布置设计任务, 熟悉课题, 查找资料;
第2天
结合测控对象, 选择合适的传感器, 理解传感器性能;
第3天
选择合适的单片机, 设计其外围电路;
第4天
设计电路参数, 有条件情况下, 在实验室进行实验, 进一步理解测量电路输入输出关系;
第5天
设计答辩
6．成绩考核办法
平时表现30%, 设计成果40%, 答辩表现30%.
教研室审查意见:

教研室主任签字:

年 月 日
院( 系、 部、 中心) 意见:

主管领导签字:

年 月 日

目录
一．总体方案························································6
二．各部分模块说明及接线·············································7
1. A/D0809转换器的原理···········································7
2.AT89S52单片机的简介与接线······································7
3.湿度检测电路···················································9
4.输入电路设计···················································9
5.显示电路设计··················································10
6.湿度传感器选型及原理图········································10
三．系统设计原理与设计···············································11
四．部分源程序······················································12
五．小结····························································13
六．参考文献························································14

一: 总体方案
湿度作为环境中的一项重要参数, 在很多方面都起着重要的作用。本文中的基于AT89S52单片机的湿度检测仪就是针对这一需求而设计的。它综合运用了现代检测技术、 数据处理和通信技术以及LCD显示技术, 能够实时、 准确、 稳定的测量环境中的相对湿度。在此设计过程中, 本设计综合分析了不同用户在不同场合的不同需求, 经研究之后, 采用了AT89S52单片机为核心控制器件, A/D0809转换器以高灵敏度湿度传感器为数据获取元件的方案。该设计主要分为硬件设计和软件部分的设计, 下面总体介绍设计的性能指标和软硬件的总体设计方案。
湿度测量电路由0809A/D转换器和湿敏电阻组成, 湿敏电阻阻值随环境相对湿度的变化而变化, 从而导致其两端电压的变化变化, 由0809A/D把模拟量转换成数字量, 单片经过软件处理后, 获得相对电压值和湿度值。键盘输入电路与LCD显示电路实现人机对话的功能。ISP接口电路与PC机的联接, 实现下载程序等通讯功能。
检测仪的应用软件系统包括: 主程序模块、 相对湿度检测模块、 掉电存储模块, 键盘和显示模块等。
主程序的内容包括: 主程序的起始地址, 中断服务程序的起始地址, 有关内存单元及相关部件的初始化和一些子程序相互调用, 主程序是整个程序的框架, 决定了检测仪的工作性能。 相对湿度检测模块主要是完成测湿度电路所得电压与实际湿度的转换, 和对湿度数据的存键盘、 显示模块完成检测仪的检测数据的显示功能, 反映出要检测的的数据。

本次设计采用HM1500湿度传感器, A/D0809模数转换器, AT89S52单片机以及一些辅助电路。

二: 各部分模块说明及接线
1. A/D0809转换器的原理

A/D0809转换器的原理接线图
AD0809是8位逐次逼近型A/D转换器, 它是由一个8路的模拟开关、 一个地址锁存译码器、 一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道, 允许8 路模拟量分时输入, 共用A/D 转换器进行转换。些A/D转换器是的特点是8位精度, 属于并行口, 如果输入的模拟量变化大快, 必须在输入之前增加采样电路。
2. AT89S52单片机的简介与接线

AT89S52单片机的接线
At89S52 是一种低功耗、 高性能CMOS8位微控制器, 具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。AT89S52具有以下标准功能: 8k字节Flash, 256字节RAM, 32 位I/O 口线, 看门狗定时器, 2 个数据指针, 三个16 位 定时器/计数器, 一个6向量2级中断结构, 全双工串行口, 片内晶振及时钟电路。另外, AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作, 支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下, CPU 停止工作, 允许RAM、 定时器/计数器、 串口、 中断继续工 作。掉电保护方式下, RAM内容被保存, 振荡器被冻结, 单片机一切工作停止, 直到下一个中断或硬件复位为止。
2.1单片机晶振电路如下图:

2.2单片机复位电路如下图

3.湿度检测电路
湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。工业上流行的湿敏电阻主要有半导体陶瓷湿敏元件, 氯化锂湿敏电阻, 有机高分子膜湿敏电阻:

湿度检测电路
4.输入电路设计

5.显示电路设计
采用LCD液晶显示:

6.湿度传感器选型及原理图
本系统直接测量的是某一个环境中的湿度, 所用的传感器是HM1500湿度传感器, 输出电压值, 再经过ADC0809的模数转换芯片进行转换, 转换的数字量进入单片机输出数码管显示。实验采用的是集成湿度传感器。传感器的敏感元件采用的属水分子亲和力型和高分子材料湿敏元件。它的原理是采用具有感湿功能的高分子聚合物涂敷在带有导电电极的陶瓷衬底上, 导电机理为水分子的存在影响高分子膜内部导电离子的迁移率, 形成阻抗随相对湿度变化成对数变化转换成相应的线性电压信号输出以制成湿度传感器模块形式。湿敏传感器实物、 原理框图如图2.2.1所示。当传感器的工作电源为+5V±5％时,湿度传感器的输出电压为0.9V至2.7V, 湿度为30％至90％RH。因为考虑到周围空气中的气体成分可能影响传感器测量的准确性, 因此选择HM1500湿度传感器, 其具有很高的灵敏度、 良好的选择性、 长期的使用寿命和可靠的稳定性。

三．系统设计原理与设计
主程序流程图设计方案:

A/D转换程序流程图方案:

四．部分源程序
void start()
sda=1;
delay(5);
sck=1;
delay(4);
sda=0;
delay(2);}
void stop()
{ sda=0;
delay(4);
sck=1;
delay(4);
sda=1;
delay(4);}
void response()
{ uchar i;
while(sda==1&&i==200)i++;
sck=1;
delay(5);
sck=0; }
void write_shj(uchar sj)
{uchar temp,j;
temp=sj;
sck=0;
delay(4);
for(j=0;j<8;j++)
{temp=temp<<1;
sda=CY;
sck=1;
delay(4);
sck=0;
delay(5);}
sda=1;
}
uchar read_shj()
{uchar k,n;
sck=0;
delay(4);
for(k=0;k<8;k++)
{ n=(n<<1)|sda;
sck=1;
delay(5);
sck=0;
delay(5);}
return(n);}
void write(uchar qjnbdz,uchar date)
{ start();
write_shj(0xa0);
response();
delay(2);
write_shj(qjnbdz);
response();
delay(2);
write_shj(date);
response(); 
delay(2);
stop();}
uchar read_I2C(uchar qjnbdz)
{uchar shuju;
start();
write_shj(0xa0);
response();
delay(2);
write_shj(qjnbdz);
response();
delay(2);
start();
write_shj(0xa1);
response();
delay(2);
shuju=read_shj();
stop();
return(shuju);
}
五．小结
该检测仪适用于需要对温湿度实时检测的多种场合。由于采用了测量范围广、 精度高、 响应速度快的电阻式湿度传感器来进行湿度采样, 因此该检测仪基本上达到技术指标中对相对湿度测量精度和分辨力的要求。 该检测仪在湿度的线性化上用的时间可能会稍长一些。可是AT89S52单片机工作频率较高, 而且只有环境湿度较高时才会出现处理时间延长现象, 因此并不影响检测仪的实时检测指标。 在这次设计中本设计也遇到不少问题, 也正是对这些问题的逐步解决该检测仪顺利设计完成。本设计的设计主要面临着硬件设计和软件设计的两大问题, 以及硬件和软件的结合。软件设计中面临的主要问题是环境温湿度数据的采集方法。在指导老师的悉心辅导下和查阅大量资料之后, 然后采用了AT89S52单片机并配合其它一些元器件的硬件设计方案, 使以上问题得到了很好改进 。 此检测仪还能够与温度湿度发生装置连接来实现对温度湿度的调整功能, 加上报警装置后就能够对环境温度超过上下限时发出警报, 本设计序能够实现温湿度的同时检测功能。 由于这次设计的时间较短, 该检测仪的主要功能已经实现, 要达到实用, 还需继续进一步进行研究设计。

六．参考文献
1.李现明, 吴皓编著.自动检测技术.北京: 机械工业出版社,
2.徐仁贵.单片微型计算机应用技术.北京: 机械工业出版社.
3.陈爱弟.Protel99实用培训教程.北京: 人民邮电出版社.
4.基于AD0809组成的温度测量电路及应用.雷少刚 陕西
5.基于单片机与AD0809的温度测量报警系统.郑争兵
6.AD0809温度传感器.赵海燕 1997