无线温度测量

河南机电高等专科学校综合实训报告系部：专业：班级： 学生姓名：学号：2013年3月课程设计任务书时间：2013年3月18日〜2013年3月29日设计单位：河南机电高等专科学校设计目的：完成单片机实验板的焊接，熟悉电路原理，学会使用实验板。实训任务：看懂实验板的原理图，能够分清各个单元电路模块，熟悉其工作过程；了解电路板图得来的方法，掌握电路板的制作过程；认识电子元器件，熟悉常用元器件的特性；熟练掌握焊接方法和技巧，完成电路板的焊接；掌握电子产品通电调试的注意事项，会检修电路板；熟练掌握程序烧录软件的使用方法，会向实验板中下载程序；了解keil等单片机开发工具的使用方法，熟悉单片机程序的编译过程；作好实训笔记，对自己所发现的疑难问题及时请教解决；联系自己专业知识，体会电子产品制的开发过程，总结自己的心得体会;@参考相关的书籍、资料，认真完成实训报告。综合实训报告前言：温湿度和光照是衡量温室大棚的重要指标，它直接影响到栽培作物的的生长和产量，为了能给作物提供一个合适的生长环境，首要问题是加强温室内的温湿度的检测，但传统的方法是用与湿度表、温度计、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库房进行通风、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并能根据要求实时控制。该设计就是针对这一问题，设计出了能够实现温湿度和光照的自动检测，并可显示、上下限报警等多功能的温湿度监测控制系统。实训报告:1系统总体设计方案及工作原理1.1系统总体设计方案简述该温湿度测控系统是由数据采集和处理系统和报警系统组成，由温度、湿度传感器，模拟量输入通道、A/D转换、无线发射接收模块、显示器与报警电路等组成。通过对信号的采集、分析、处理，然后输出信号来使执行部件进行动作，使温室大棚达到所要求指标。1.2基本功能1检测温度，湿度，光照2显示温度，湿度，光照3过限报警并执行动作1.3主要技术参数温度检测范围:-55°C〜125°C测量精度:±0.5C湿度检测范围:0%〜99%RH检测精度:±2.5%RH控制方式:手动/自动可切换参数调整:手动设定/程序控制1.4系统的工作原理温湿度光照监控系统能完成数据采集和处理、显示、输出控制信号等多种功能。由数据采集、数据调理、单片机、无限发送接收、控制等5个大的部分组成。主要硬件包括温度传感器、湿度传感器、光敏电阻、AT89C51单片机、数据采集电路、LCD显示器、无线收发器等。其原理结构图如下图1-1所示。首先充分考虑气候、环境因素对植物的影响，并根据温室大棚内植物保持正常状态所需的温度和湿度，设计出温湿度参考值预先存储于单片机中。系统的数

据采集部分是将温湿度传感器置于温室内部，测出室内的温湿度值、A/D转换为数字量之后送入AT89C51单片机中，然后经过发送模块给接收部分并对收到的数据进行处理，并进行数据比较作出相应的动作。温度采集湿度采集光照采集控制部分控制部分温度采集湿度采集光照采集控制部分控制部分图1-1发送和接收电路原理结构图2系统的硬件设计2.1发送部分2.1.1单片机的选择因为考虑到程序的大小和内部功能等要求，这里选择STC12C5A08S2。新一代宏晶芯片具有1个时钟/机器周期，高速、高可靠,2路PWM，8路10位高速A/D转换，25万次/秒1T8051带总线，无法解密，管脚直接兼容传统89C52,有全球唯一ID号可省复位电路,36-44个I/O内部R/C时钟的新一代宏晶芯片加密性强，解密难度高。2.1.2温度传感器的选择常用的温度传感器有热敏电阻、热电偶、PN结温度传感器、集成温度传感器、热电阻等。对于温室内部温度的检测，温度传感器选择DALLAS公司生产的一线制数字温度传感器DS18B20，它具有3引脚TO-92小体积封装形式；温度测量范围为一55°C〜+125°C,可编程为9位〜12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625C，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。DS18B20有三个引脚，GND接地；DQ数字信号的输出/输入；Vdd为外接电源输入端。

^)S18B20二之GT!-： J。 ,―； A图2-1DS18B20的引脚图本系统需要检测温室大棚内的湿度。温室内的相对湿度大，变化速度慢，不需要高的响应时间，但是对线性度和稳定性要求高，所以经过选择采用电容式集成湿度传感器HS1101来检测温室大棚内部的湿度。湿度传感器HS1101是法国Humirel生产的电容式湿度传感器。 HS1101具有极好的线性输出，在相对湿度为0〜100%RH的范围内，电容的容量由163pF变化到202pF，其误差不大于±2%RH；湿度量程为1〜99%RH，工作温度范围为-40C〜100C；湿度输出受温度影响极小（温度系数仅为0.04pF/C）；常温下使用无需温度补偿，无需校准。该器件具有不需校准的完全互换性、高度可靠性、长期稳定性、快速响应的固态聚合物结构，适用于线性电压输出和频率输出两种电路。图2-2湿敏电容工作的湿、温度范围 图2-3电容一湿度响应曲线图2-2为湿敏电容工作的温、湿度范围。图2-3为湿度-电容响应曲线。相对湿度在1%---100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF,其误差不大于土2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04pF/°C。可见精度是较高的。在测量光照时直接选用我们常用的光敏电阻通过A/D转换为电压的变化来进行测量。2.1.3温度采集电路图2-4温度检测电路由于DS18B20只有一个串行通信接口，与单片机的连接电路非常简单，只需和单片机的一个I/O端口连接即可，本系统选择了接口接的是P2.0端口，其连接电路图如图2-4所示。DS18B20的I/O口属于漏极开路输出，外接上拉电阻后常态下呈高电平。该器件内含寄生电源，其供电方式可以选择寄生电源方式，也可以选用外部电源。为方便起见，采用外部电源供电。2.1.4湿度采集电路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。如何将电容的变化量准确地转变为计算机易于接受的信号，常有两种方法:一是将该湿敏电容置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再A/D转换为数字信号；另一种是将该湿敏电容置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之成反比的电压频率信号，可直接被计算机所采集本系统采用的是将HS1101接入555定时器组成的震荡电路中，输出一定频率的方波信号，这种方法结构简单，使用方便，因此被广泛采用，具体电路图如2-5下：HS1101待性曲咳图2-5HS1101和NE556构成的湿度采集电路2.1.5光照采集电路光照电路直接用光敏电阻和一个1K的电阻进行分压后经过A/D转换，然后

测出光照的大小，光敏电阻的变化范围足以表示光照的变化。2.1.6无线发射电路F05P是一款低成本、小体积、低功耗ASK无线发射模块；采用SMT工艺，声表稳频，内部具有一级调制电路及限流电阻，无数据时休眠，并具有较宽的工作电压范围。适合短距离无线遥控报警及单片机无线数据传输。1脚为电源3〜12V，2脚接地，3脚输入数据，4脚为天线。21mmPmmnfinnfiniwinaPmmnfinnfiniwina.-42.2接收部分2.2.1键盘电路键盘电路主要用于调整报警数据，平时没有作用这里选择为4个按键，两个进行调整数据，其它2个用于选择调整状态。如下图所示SW-PB(jND图2-7按键电路2.2.2接收电路J04V是一款低功耗小体积超再生接收模块，采用SMT工艺，性能稳定具有较好的灵敏度及性价比。是电池供电产品的理想选择。可以广泛应用于需要长期处于接收状态的遥控报警及单片机数据传输系统。工作电压2.6〜3.5V，可采用3.7K或4.7K电阻从5V取得3.5V，再加220UF电解电容滤波，电解电容的接地点必须靠近J04V的地，J04V输出能力可驱动一支发光二极管。

注意：埴根电感请不要碰压注意：埴根电感请不要碰压2.2.3报警电路本设计采用峰鸣音报警电路。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流，可以使用TTL系列集成电路7406或7407低电平驱动，也可以用一个晶体三极管驱动。在图中，当输出高电平“1”时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得约+5V电压而鸣叫；当输出低电平“0”时，三极管截止，蜂鸣器停止发声。图2-9是一个简单的使用三极管驱动的峰鸣音报警电路2.2.4LCD显示电路电路图2.2.4LCD显示电路电路图2-9三极管驱动的峰鸣音报警电路为了方便观看数据这里我们选择LCD1602显示器，1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等点阵液品模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。LCDLiK2'芬巽笑翌尹LCDLiK2'芬巽笑翌尹图2-10LCD16023系统的电路板制作1、先在protel软件上画好电路图并设计出相应的PCB图。2、 把电路图用油性纸打印出来，后进行热转印并用油性笔进行修补。3、 用腐蚀剂进行电路板的腐蚀。4、 腐蚀好后用高速钻床进行打