温湿度测量系统--基于单片机和温度传感器DS18B20、HS1101是电容式空气湿度传感器
基于单片机和DS18B20的多点温度检测报警系统
基于单片机和DS18B20的多点温度检测报警系统摘要本文主要介绍以STC89C51单片机为上位机、以数字温度传感器DS18B20为温度采集元件的多点温度检测报警系统，其主要可以分为五个模块：温度检测模块、数据处理模块、温度显示模块、异常报警模块和系统设置模块。
该系统可以将各点的温度值实时的在上位机显示屏显示，还可以通过按键对各点的温度限值进行设定，当实际温度值超出系统温度限值时就会触发蜂鸣器进行报警。
该系统成本低、设备稳定，适用于家居、商场以及一些小型企业的仓库的温度检测与监视。
关键词单片机；数字温度传感器；温度采集与报警Multi-channel Temperature Detection Alarm System Based on Microcomputer and DS18B20引言随着我国人民生活水平的日益提升，人们越来越重视我们的人身安全问题。
现实生活中由于温度高于（或低于）温度限值而引发的火灾、爆炸等事故是人身安全的一重大隐患，显然有效地降低此类事故的发生显得格外重要，而这一目标的实现必须依靠先进的控制技术和设备对环境温度进行监控。
传统的方式是采用热电偶或热电阻，但是由于模拟温度传感器的输出为模拟信号，必须利用A/D 转换器获得数字信号后才能进行数据的处理，这使得电路的设计较复杂，而且制作成本也比较高。
基于DS18B20数字温度传感器，设计出了一个温度测量、显示及报警系统。
该系统由51单片机STC89C51控制，并由液晶显示屏实时显示温度，也可设定系统温度的上限与下限，以便在温度超过或低于限值时进行报警。
1 数字温度传感器DS18B20的结构特征介绍1.1 DS18B20是一种集成化的数字温度传感器，广泛应用于实验室、仓库以及车间等场所，其主要特性如下。
（1）采用“单总线”接口方式；（2）将温度值转换成数字的速度很快；（3）电压适应范围较宽，电压范围：3.0～5.5V；（4）DS18B20内部完整的集成了传感器件和转换电路；（5）温度测量范围：55℃～125℃，在10℃～85℃时精度为±0.5℃；（6）DS18B20支持多点组网功能，可将多个DS18B20并联在一起，实现多点测温。
基于DS18B20的多点温度测控系统
基于DS18B20的多点温度测控系统作者：俞云强来源：《数字技术与应用》2013年第08期摘要：DS18B20是一种单总线、高精度的数字式温度传感器。
本文介绍了由DS18B20和单片机组成的多点温度测控系统的硬件电路及软件设计。
该系统电路简单、运行可靠、用途广泛。
关键词：温度测控 DS18B20 单片机中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）08-0011-021 引言在工农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制是非常重要的。
传统的测温系统采用热电偶、热电阻类温度传感器，它们将温度值转换为电动势或电阻值的变化，这些模拟信号要经过远距离采样、调理和模数转换后才能进入单片机处理，要获得较高的测温精度，还必须采用措施解决由长线传输，多点切换及放大器零点漂移等造成的误差补偿问题。
因此这样构成的系统硬件复杂、调试困难、成本较高。
采用数字温度芯片DS18B20测量温度，其输出值可直接进入单片机处理及控制，组建的测温系统的电路简单、抗干扰性能好、适合于恶劣环境下的温度测控。
2 多点测温系统的组成本系统采用主从分布式结构，由一台上位机（PC机）和多台下位机（AT89C52单片机）组成两级分布式多点温度测控系统。
一台下位机可完成8路温度的测量和控制。
上位机与下位机间采用RS-232串行通讯连接，通过上位机控制下位机进行现场温度采集和开关信号输出，控制继电器的通断，再由继电器触点控制现场制冷或加热设备工作，从而调节各点温度值。
温度值既可以送回上位机进行数据处理，由显示器显示。
也可以由下位机单独工作，通过LED 显示器实时显示当前各点温度值，系统的组成如图1所示。
3 硬件系统设计3.1 温度检测系统采用的测温传感器DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的数字式温度传感器。
全部传感元件及转换电路集成在一块芯片内，现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，CPU只需一根端口线就能与多片DS18B20通信。
DS18B20数字温度传感器介绍
DS18B20数字温度传感器介绍[日期:2011-02-22 ] [来源:本站编辑作者:佚名] [字体：大中小] (投递新闻)目前常用的微机与外设之间进行的数据通信的串行总线主要有I 2C 总线，SPI 总线等。
其中I 2C 总线以同步串行 2 线方式进行通信（一条时钟线，一条数据线），SPI 总线则以同步串行3 线方式进行通信（一条时钟线，一条数据输入线，一条数据输出线）。
这些总线至少需要两条或两条以上的信号线。
而单总线（1-wire bus ），采用单根信号线，既可传输数据，而且数据传输是双向的，CPU 只需一根端口线就能与诸多单总线器件通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。
因而，这种单总线技术具有线路简单，硬件开销少，成本低廉，软件设计简单，便于总线扩展和维护。
同时，基于单总线技术能较好地解决传统识别器普遍存在的携带不便，易损坏，易受腐馈，易受电磁干扰等不足，因此，单总线具有广阔的应用前景，是值得关注的一个发展领域。
单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换，控制都由这根线完成。
主机或从机通过一个漏极开路或三态端口连至数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线。
单总线通常要求外接一个约为 4.7K 的上拉电阻，这样，当总线闲置时其状态为高电平。
DS18B20 数字式温度传感器，与传统的热敏电阻有所不同的是，使用集成芯片，采用单总线技术，其能够有效的减小外界的干扰，提高测量的精度，同时，它可以直接将被测温度转化成串行数字信号供微机处理，接口简单，使数据传输和处理简单化。
部分功能电路的集成，使总体硬件设计更简洁，能有效地降低成本，搭建电路和焊接电路时更快，调试也更方便简单化，这也就缩短了开发的周期。
DS18B20 单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点：（1 ）采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20 的双向通讯。
基于DS18B20的温度测量系统设计
基于DS18B20的温度测量系统设计概述：DS18B20是一种数字温度传感器，具有精确度高、稳定性好、尺寸小等特点。
本文将基于DS18B20设计一个温度测量系统，主要包括硬件设计和软件设计两部分内容。
硬件设计：1.传感器模块：DS18B20传感器模块包括一个温度传感器和一个数字转换芯片。
传感器模块通过串行总线与主控设备进行通信，并提供温度数据。
2.单片机：选择一种适合的单片机作为主控设备，负责与传感器模块通信，并实现相关功能。
3.显示模块：通过液晶显示屏或数码管等模块，将测量到的温度实时显示出来。
4.电源模块：为系统提供稳定的直流电源，使系统能够正常工作。
软件设计：1.通信协议：将单片机与传感器模块之间的通信协议设置为1-Wire协议，该协议简单易实现，并且可以同时连接多个传感器。
2.初始化：在系统启动时，初始化单片机与传感器模块之间的通信，并对传感器模块进行必要的设置，如分辨率、精确度等。
3.数据读取：通过1-Wire协议，单片机向传感器模块发送读取温度的指令，传感器模块将温度数据以数字形式返回给单片机。
4.数据处理：单片机接收到温度数据后，进行相应的数据处理，可以进行单位转换、滤波处理等。
5.数据显示：将处理后的温度数据通过显示模块实时显示出来。
系统应用：1.工业自动化：用于监测生产设备的温度，实现设备状态监控和预警功能。
2.室内温控：通过与空调系统或暖气系统的连接，实现室内温度的精确控制。
3.热管理：用于监测电子设备或电路板的温度，保证设备运行时的稳定性和散热效果。
总结：基于DS18B20的温度测量系统设计，通过选用合适的硬件模块和软件设计方案，可以实现精确、稳定的温度测量，并通过通信和显示模块实时反馈温度数据。
该系统具有应用广泛、性能可靠等优点，在工业自动化、室内温控、热管理等领域有着重要意义。
ds18b20温度传感器原理
湿度传感器的分类湿度传感器分类按工作原理：电阻型 --根据相对湿度的变化，产生相应的改变阻值典型产品HS1101电容性 -- 根据相对湿度的变化，产生相应的改变容值典型产品C5-M3按输出方式：元件类--- 输出电阻或者电容信号，线性不太好，需要做后期处理，放大电路才能使用，例如HS1101,C5-M3,VH-01,CL-H003等等模块类--- 输出线性的电压或频率信号，一般是5VDC 供电。
例如HF3226,HM1500,HIH4000,RHU223,RHU222,VHM- 10等等。
变送器--- 带外壳，12~30VDC供电，线性输出0~5/10VDC,4~20mA RS485，一般都是温湿度一体的，例如VHT-1,VHT-2 系列，可直接用于工程安装现场。
DS18B20数字温度计使用DS18B20数字温度计使用1．DS18B20基本知识DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。
因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。
1、DS18B20产品的特点（1）、只要求一个端口即可实现通信。
（2）、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。
（3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。
（4）、测量温度范围在－55。
C到＋125。
C之间。
（5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。
（6）、内部有温度上、下限告警设置。
2、DS18B20的引脚介绍TO－92封装的DS18B20的引脚排列见图1，其引脚功能描述见表1。
（底视图）图1表1DS18B20详细引脚功能描述3．DS18B20的使用方法由于DS18B20采用的是1－Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。
DS18B20的工作原理
DS18B20的工作原理DS18B20是一种数字温度传感器，广泛应用于各种温度测量和控制系统中。
它采用一线式总线通信协议，具有高精度、低功耗和可靠性高等特点。
下面将详细介绍DS18B20的工作原理。
1. 传感器结构DS18B20由温度传感器、数字转换器和总线控制电路组成。
温度传感器采用微处理器技术，内部集成为了温度传感器、模数转换器和数字信号处理电路。
总线控制电路负责与主控设备进行通信，并提供传感器的供电。
2. 温度测量原理DS18B20采用基于半导体的温度传感器，利用温度对半导体材料电阻值的影响来测量温度。
具体来说，DS18B20内部有一个温度传感器，该传感器由一对电阻组成，其中一个电阻是一个恒流源，另一个电阻是一个PTAT（Proportional to Absolute Temperature）电阻。
当温度升高时，PTAT电阻的电阻值也会升高，而恒流源电阻的电阻值保持不变。
通过测量这两个电阻之间的电压差，可以计算出温度值。
DS18B20的内部电路会将这个电压差转换为数字信号，然后通过总线传输给主控设备。
3. 一线式总线通信协议DS18B20采用一线式总线通信协议进行与主控设备的通信。
这种通信方式只需要一根信号线，可以同时传输数据和供电。
主控设备通过发送特定的命令和参数来读取传感器的温度值。
在通信过程中，主控设备会发送复位脉冲，然后传感器会发送存在脉冲作为应答。
接着，主控设备发送读取温度命令，传感器会将温度值转换为数字信号，并通过总线传输给主控设备。
主控设备通过读取总线上的数字信号来获取温度值。
4. 精度和分辨率DS18B20具有高精度和可调节的分辨率。
其温度测量精度可以达到±0.5℃，分辨率可以调节为9位、10位、11位或者12位。
分辨率越高，温度测量的精度越高，但传输的数据量也越大。
5. 供电方式DS18B20可以通过总线路线从主控设备获取供电，也可以通过外部供电。
当通过总线供电时，传感器会利用总线上的电能进行工作；当通过外部供电时，传感器可以提供更大的测量范围和更快的响应速度。
温湿度测量系统--基于单片机和温度传感器DS18B20、HS1101是电容式空气湿度传感器
摘要此温湿度测量系统是基于单线式温度传感器DS18B20、电容式湿度传感器单片机STC89C52 对温度湿度分别测量并通过液晶显示屏1602经行显示。
温度传感器DS18B20是单线式，体积超小，硬件开消超低，抗干扰能力强，精度高，附加功能强的理想单片机温度传感器，可实时根据指令给出温度数据，可读性高。
HS1101是电容式空气湿度传感器，在不同的湿度环境下呈现出不同的电容值，0%～100%RH湿度范围内，电容从162PF变化到200PF，误差误差为2%RH。
可见其精度非常高，为了反映出其电容的变化，本系统采用555多谐震荡电路产生不同的频率，用于检测湿度。
单片机采集到两个传感器给出的数据进行处理与计算，得出当前的温度与湿度并送给液晶屏显示。
本系统具有可读性高，稳定性高，反应速度快，测量值准确的特点。
关键词：温湿度测量系统精度高速度快体积小Abstract: The temperature and humidity measurement system is based on singleline type temperature sensor DS18B20, capacitive moisture sensorSCM STC89C52 for temperature humidity measurement and respectively by LCD display. The line 1602 Temperature sensor DS18B20 is singleline type, volume super-small, hardware KaiXiao ultra-low, strong anti-jamming capability, high precision, additional features strong ideal single-chip microcomputer temperature sensor, real-time temperature data, depending on the directive given readable. HS1101 is capacitive sensor, air humidity in different humidity presents different capacitance, 0% ~ 100% RH humidity, within the scope of capacitance change to 200PF, from 162PF error for 2% RH error. e can see its precision is very high, in order to reflect the capacitance change, the system USES the 555 more harmonic concussion circuits produce different frequency, which is used to detect humidity. SCM acquisition to two sensor gives data processing and calculated, the current temperature and humidity and give the display on the LCD panel. This system has a readable, high stability, reaction speed, measured values exact characteristic.Keywords: temperature and humidity measurement system high precision speed small volume目录1.设计要求 (3)2. 方案设计及论证 (3)2.1 总体方案设计 (3)2.2系统主要单元的选择与论证 (3)2.2.1单片机控制模块的选择论证 (3)2.2.2温度湿度检测模块的选择与论证 (3)2.2.3显示模块的选择与论证 (3)2.3 系统组成 (4)3. 理论分析及计算 (4)3.1 (4)3.2..........................................................................................错误！未定义书签。
HS1101电容式空气湿度传感器
编号：传感器实训(论文)说明书题目：HS1101湿度检测计院（系）：信息与通信学院专业：电子信息工程学生姓名：邱俊凯学号：1001130126指导教师：王守华2012年7月2日摘要随着科技的发达，以及人民生活水平的提高，人民室内生活环境不断改善，出现了空调、智能温度器、室内净化器等一系列改善人民生活条件的高科技产品。
然而这并不能满足人民越来越高的生活需求，有些人提出了湿度的要求，本设计就在此基础上，设计一种基于89C51单片机控制的智能湿度控制系统。
此系统采用了精密的检测电路（包刮精密对称方波发生器、对数放大及半波整流、温度补偿及温度自动校正及滤波电路等几部分电路组成），能够自动、准确检测环境空气的相对湿度,并将检测数据通过A/D转换后，送到处理器（AT89C51）中，然后通过软件的编程，将当前环境的相对湿度值转换为十进制数字后，再通过数码管来显示；而且，通过软件编程，再加上相应的控制电路（光电耦合及继电器等部分电路组成），设计出可以自动的调节当前环境的相对湿度：当室内空气湿度过高时，控制系统自动启动抽风机，减少室内空气中的水蒸气，以达到降低空气湿度的目的；当室内空气湿度过低时，控制系统自动启动蒸汽机，增加空气的水蒸气，以达到增加湿度的目的，使空气湿度保持在理想的状态；键盘设置及调整湿度的初始值，另外在设计个过程当中，考虑了处理器抗干扰，加入了单片机监视电路。
通过对基于单片机的相对湿度控制器设计，加深对传感器技术及检测技术的了解，巩固对单片机知识的掌握，并系统的复习本专业所学过的知识。
关键词：湿度检测，对数放大，湿度调节，温度补偿目录1.设计要求 (1)2. 方案设计及论证 (1)2.1 总体方案设计 (1)2.2 系统主要单元的选择与论证 (1)2.2.1单片机控制模块的选择论证 (1)2.2.2湿度检测模块的选择与论证 (1)2.2.3显示模块的选择与论证 (2)2.3 系统组成 (2)3. 理论分析及计算 (2)3.1 HS1101的湿度测量方法分析 (2)3.2HS1101的湿度测量计算 (2)4. 系统电路设计 (2)4.1单片机主控电路设计 (3)4.2 HS1101湿度检测模块电路设计 (4)4.2.1 HS1101湿度检测传感器工作原理 (5)4.3 1602液晶显示模块电路设计 (6)5. 系统软件设计 (7)5.1 软件设计流程图 (7)5.2 软件设计分析 (8)6. 系统测试 (8)6.1主要指标测试 (8)6.2测试结果分析 (8)7. 结论 (9)参考文献 (10)附录 (11)附录一：系统的总原理图 (11)附录二：系统的PCB元件分布图 (11)附录三：程序清单 (12)附录五：元器件清单 (18)1.设计要求（1）设计制作一个湿度计，湿度为0-100%；（2）湿度测量误差为3%；（3）具有量程自动转换功能；2.2. 方案设计及论证2.1 总体方案设计经分析，将系统分为两个部分，一个是由湿度传感器组成的检测部分，另一个是由单片机和1602液晶组成的主控与显示部分。
湿度传感器HS1101
湿度传感器HS1101湿度传感器HS11011引⾔湿度传感器是根据某种物质从其周围空⽓中吸收⽔分后引起的物理或化学性质的变化，从⽽获得该物质的吸⽔量和周围空⽓的湿度。
湿度传感器分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基⽚涂覆感湿材料形成感湿膜。
空⽓中的⽔蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发⽣很⼤的变化，从⽽制成湿敏元件。
湿敏电容⼀般是⽤⾼分⼦薄膜电容制成的，由于它具有灵敏度⾼、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量⼩、便于制造、容易实现⼩型化和集成化，其精度⼀般⽐湿敏电阻要低⼀些。
但电阻对温度的敏感因⽽限制了器件在较⼤温度范围内的应⽤，因⽽电容湿度传感器越来越受到重视。
2 湿敏元件及变送器芯⽚特性⽬前，⽣产湿敏电容的主要⼚家是法国Humirel 公司。
它⽣产的HS1101 测量范围是0%,100%RH，电容量由162PF 变到200PF，其误差不⼤于?2%RH;响应时间⼩于5S;湿度系数为0.34PF/?;年漂移量0.5%RH/年，长期稳定。
图1 为HS1101湿敏电容的湿度-电容响应曲线。
湿度变送器采⽤了美国 BB 公司⽣产的XTR105芯⽚，该变送器具有以下特点:a ⼯作范围宽;b 测量精度⾼;c 电路简单;d 可靠性好，使⽤寿命长;e 抗⼲扰能⼒强;f ⼯作温度范围宽(-40,+85?)3 湿度测量电路HS1101在电路中相当于⼀个电容器件，它的电容量随着所测空⽓湿度的增加⽽增⼤，为了能将电容的变化转换成电压的变化，我们设计了振荡电路、消除零点电容影响电路、整流电路、积分电路、电压—电流转换电路、放⼤电路等，其⼯作原理简图如图2 所⽰。
3.1 振荡电路振荡电路的作⽤是将电容的变化量转化为频率可变的⽅波。
由图3 可知，这是⼀个⾮对称多谐振荡器。
或⾮门G1 ⼯作在电压传输特性的转折区，把它的输出电压直接连接到或⾮门G2 的输⼊端。
G2即可得到⼀个介于⾼低电平之间的静态偏置电压，从⽽使G2的静态⼯作点也处于电压传输特性转折区上。
基于单片机下的数字温度计(DS18B20)[1]
![基于单片机下的数字温度计(DS18B20)[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/7002b021aaea998fcc220ee4.png)
基于单片机的数字温度计设计1、概论：温度是一种最基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要意义。
在单片机的应用中，一个很重要的应用就是对温度进行检测。
测量温度的关键是温度传感器，采用智能温度传感器以实现温度数字化，既能以数字形式直接输出被测温度值，具有测量误差小，分辨力高，抗干扰能力强，能够远程传输数据，带串行总线接口等优点。
温度的数字输出显示在LCD1602上。
单片机、温度传感器与LCD1602等电子元器件的互联，可以研制和开发出具有高性价比的新一代测温系统——基于单片机的数字温度计。
基于单片机的数字温度计设计，即对温度进行实时测量，使用单线数字温度传感器DS18B20把温度信号直接转换成数字信号输入单片机。
经单片机处理后，将实时温度显示在LCD1602上。
完成本设计需要软件编程和硬件电路设计，需要用到两种软件。
2、温度传感器: 2.1 DS18B20 简单介绍美国Dallas 公司生产的单线数字温度传感器DS18B20，可以把温度模拟信号直接转换成串行数字信号供微机处理，是模/数转换器件，而且读DS18B20信息或写信息仅需单线接口，使用非常方便，新型的单线数字温度传感器体积小，精度高，使用更灵活。
DS18B20有三个引脚，GND 接地；DQ 为数字信号输入输出端；Udd 为外接电源输入端。
DS18B20的内部结构如图-2所示：DS18B20内结构主要由4部分组成：64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH 、TL 和配置寄存器。
64位光刻ROM ：光刻ROM 中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，即ID 。
它的作用是使每一个DS18B20的地址都各不相，可以实现在相同的总线上挂接多个DS18B20的目的。
64位光刻ROM 的排列是开始8位（28H ）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身序列号，最后8位是前面64位RO M 和单线接口存储器和控制器高速缓存存储器8位CRC 生成器电源检测高温触发器TH温度灵敏元件低温触发器TL配制寄存器56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。
ds18b20温度传感器原理
湿度传感器的分类湿度传感器分类按工作原理：电阻型 --根据相对湿度的变化，产生相应的改变阻值典型产品HS1101电容性 -- 根据相对湿度的变化，产生相应的改变容值典型产品C5-M3 按输出方式：元件类--- 输出电阻或者电容信号，线性不太好，需要做后期处理，放大电路才能使用，例如HS1101,C5-M3,VH-01,CL-H003等等模块类--- 输出线性的电压或频率信号，一般是5VDC供电。
例如HF3226,HM1500,HIH4000,RHU223,RHU222,VHM- 10等等。
变送器--- 带外壳，12~30VDC供电，线性输出0~5/10VDC,4~20mA RS485，一般都是温湿度一体的，例如VHT-1,VHT-2 系列，可直接用于工程安装现场。
DS18B20数字温度计使用DS18B20数字温度计使用1．DS18B20基本知识DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。
因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。
1、DS18B20产品的特点（1）、只要求一个端口即可实现通信。
（2）、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。
（3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。
（4）、测量温度范围在－55。
C到＋125。
C之间。
（5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。
（6）、内部有温度上、下限告警设置。
2、DS18B20的引脚介绍TO－92封装的DS18B20的引脚排列见图1，其引脚功能描述见表1。
（底视图）图1表1DS18B20详细引脚功能描述名称引脚功能描述序号1 GND 地信号2 DQ 数据输入/输出引脚。
开漏单总线接口引脚。
当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。
3 VDD 可选择的VDD引脚。
当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。
3．DS18B20的使用方法由于DS18B20采用的是1－Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。
电容式湿度传感器HS1101介绍及应用电路
电容式湿度传感器HS1101介绍及应用电路Post By：2009-3-12 10:31:26此主题相关图片如下hs1101.jpg：HS1101湿度传感器采用专利设计的固态聚合物结构，具有响应时间快、高可靠性和长期稳定性特点，不需要校准的完全互换性。
HS1101湿度传感器在电路中等效于一个电容器C x，其电容随所测空气的湿度增大而增大，在相对湿度为0%-100%RH的范围内，电容的容量由160pF变化到200pF，其误差不大于±2%RH，响应时间小于5s，温度系数为0.04pF/℃。
此主题相关图片如下hs1101-61mcu.jpg：如图2所示，将该湿敏电容C x置于555振荡电路之中，将电容的变化转换为与之成反比的电压频率信号，该频率信号可以直接被微控器采集。
振荡电路的两个暂稳态输出频率变化的方波信号(图3中U4的3脚输出)的高电平时间为此主题相关图片如下11.gif：输出低电平时间为此主题相关图片如下12.gif：因此输出方波信号的周期为此主题相关图片如下13.gif：即此主题相关图片如下14.gif：HS1101湿度测量电路及程序Post By：2009-3-12 10:35:23温度检测采用HS1101型温度传感器，HS1101是HUMIREL公司生产的变容式相对湿度传感器，采用独特的工艺设计。
HS1101测量湿度采用将HS1101置于555振荡电路中，将电容值的变化砖换成电压频率信号，可以直接被微处理器采集。
设计的电路如图1所示。
此主题相关图片如下hs1101-0903110.jpg：图1 湿度测量电路555芯片外接电阻R57，R58与HS1101，构成对HS1101的充电回路。
7端通过芯片内部的晶体管对地短路实现对HS1101的放电回路，并将引脚2，6端相连引入到片内比较器，构成一个多谐波振荡器，其中，R57相对于R58必须非常的小，但决不能低于一个最小值。
R51是防止短路的保护电阻。
课设报告基于DS18B20温度传感器的温度检测系统
大连海事大学课程设计报告——基于DS18B20温度传感器的温度检测系统指导教师：姓名：专业：学号：一、设计目的本文采用单片机来实现对温度的检测与显示。
它的主要组成部分有：STC89C51单片机、温度传感器、键盘电路、显示电路、蜂鸣器报警电路。
它可以实时显示温度和设定温度，实现对温度的测量，设定报警上下限等功能。
二、硬件设备STC89C51、DS18B20、LCD12864、蜂鸣器、键盘总体框图三、硬件部分综述该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到STC89C51单片机上，经过51单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器为点阵字符LCD，12864液晶模块。
检测范围-55摄氏度到+125摄氏度。
本系统除了显示温度以外还可以设置一个温度值，对所测温度进行监控，当温度高于或低于设定温度时，开始报警并启动相应程序中央微处理器STC89C51：STC89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash 只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80S51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的STC89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
STC89C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
单片机最小系统温度传感器接口DS18B20原理与分析：DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。
HS1101电容式湿度传感器及其应用
HS1101 电容式湿度传感器及其应用杨艳谢鹏飞 (04电气) 王硕南(04通信)摘要本文介绍了一种新型的电容式湿度传感器的湿敏特性及其测量显示仪表的工作原理、电路组成与优良性能。
关键词:湿度 HS1101 测量引言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中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元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。
方案论证与选择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,常用两种方法: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、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再A/ D 转换为数字信号;呈反比的电压频率信号,可直接被计算机所采集。
因为考虑到整流、放大和A/D 转换环节有一定误差，且没有相关器件，所以本设计采用第二种方法。
一、HS1101的特点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,有顶端接触(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。
图1 为湿敏电容工作的温、湿度范围。
图2 为湿度- 电容响应曲线。
图1 HS1101湿敏电容工作的温湿度范围1图2 HS1101湿敏电容的湿度,电容响应曲线相对湿度在0 %, 100 %RH 范围内; 电容量由162 p F 变到200 p F ,其误差不大于?2 %RH;响应时间小于5 s ;温度系数为0. 04 p F/ ?。
可见精度是较高的。
二、湿度测量电路本设计采用第二种方法，频率输出的555 测量振荡电路如图3 所示。
基于DS18B20的智能测温系统的设计
基于DS18B20的智能测温系统的设计一、本文概述本文旨在探讨基于DS18B20的智能测温系统的设计与实现。
DS18B20是一款常用的数字温度传感器，具有测量准确、稳定性好、抗干扰能力强等特点，因此在许多领域，特别是温度监测和控制系统中得到了广泛应用。
本文将首先介绍DS18B20传感器的基本工作原理和特性，然后详细阐述如何利用该传感器构建一个智能测温系统。
在系统设计方面，本文将关注硬件电路的选择与搭建、软件编程实现、以及系统的整体架构。
硬件设计将包括DS18B20与微控制器的连接电路、电源电路、显示模块等关键部分。
软件编程将实现温度数据的读取、处理、显示以及可能的远程传输等功能。
同时，还将讨论如何通过软件算法提高测温精度和响应速度，以满足实际应用需求。
本文还将探讨系统的可靠性、稳定性和扩展性等问题。
通过合理的硬件和软件设计，确保系统能够在各种环境下稳定运行，并具备一定的故障自诊断和处理能力。
通过预留接口和扩展功能，使系统易于升级和维护，以满足不断变化的用户需求。
本文将全面介绍基于DS18B20的智能测温系统的设计过程，包括硬件搭建、软件编程、系统架构等方面，旨在为相关领域的工程师和研究者提供参考和借鉴。
二、1820传感器原理及特性DS18B20是一款由美国Dallas半导体公司开发的单总线数字温度传感器，具有测量温度范围宽、精度高、抗干扰能力强、接口简单、使用方便、封装形式小、可组网使用等优点，因此在各种测温场合中得到了广泛的应用。
DS18B20传感器的工作原理基于热敏电阻的温度-电阻特性。
其内部包含一个热敏电阻和一个8位的模数转换器（ADC），热敏电阻的阻值会随着温度的变化而变化，这个变化被ADC转换成数字信号，然后通过单总线接口输出。
DS18B20具有独特的单总线接口方式，只需一个端口引脚就能与微处理器通信，简化了硬件电路的设计。
DS18B20还具有温度报警功能，当温度超过预设的阈值时，可以通过单总线向微处理器发送报警信号。
(完整)基于单片机的温湿度控制系统
\基于单片机的温湿度控制系统一、研究背景温度、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.随着科技的飞速发展和普及,高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。
传统的温湿度检测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班,人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。
在这种模式下，不仅效率低不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。
而问世监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题,这是由于它的智能化设计所决定的。
故本次设计对于类似项目还具有普遍意义。
二、国内外研究现状（1）温度传感器智能温度传感器(亦称数字温度传感器）在20世纪90年代中期问世。
它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE_)的结晶。
目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品.智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。
有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU)、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU），并且可通过软件来实现测试功能,温度计也越来越智能化。
（2）湿度传感器湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业.湿度传感器主要分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片上涂覆感湿材料形成感湿膜。
空气中的水蒸汽吸附在感湿材料上后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化,从而制成湿敏元件。
近年来,国内外在湿度传感器研发领域取得了较大的发展。
湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展。
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摘要此温湿度测量系统是基于单线式温度传感器DS18B20、电容式湿度传感器单片机STC89C52 对温度湿度分别测量并通过液晶显示屏1602经行显示。
温度传感器DS18B20是单线式，体积超小，硬件开消超低，抗干扰能力强，精度高，附加功能强的理想单片机温度传感器，可实时根据指令给出温度数据，可读性高。
HS1101是电容式空气湿度传感器，在不同的湿度环境下呈现出不同的电容值，0%～100%RH湿度范围内，电容从162PF变化到200PF，误差误差为2%RH。
可见其精度非常高，为了反映出其电容的变化，本系统采用555多谐震荡电路产生不同的频率，用于检测湿度。
单片机采集到两个传感器给出的数据进行处理与计算，得出当前的温度与湿度并送给液晶屏显示。
本系统具有可读性高，稳定性高，反应速度快，测量值准确的特点。
关键词：温湿度测量系统精度高速度快体积小Abstract: The temperature and humidity measurement system is based on singleline type temperature sensor DS18B20, capacitive moisture sensorSCM STC89C52 for temperature humidity measurement and respectively by LCD display. The line 1602 Temperature sensor DS18B20 is singleline type, volume super-small, hardware KaiXiao ultra-low, strong anti-jamming capability, high precision, additional features strong ideal single-chip microcomputer temperature sensor, real-time temperature data, depending on the directive given readable. HS1101 is capacitive sensor, air humidity in different humidity presents different capacitance, 0% ~ 100% RH humidity, within the scope of capacitance change to 200PF, from 162PF error for 2% RH error. e can see its precision is very high, in order to reflect the capacitance change, the system USES the 555 more harmonic concussion circuits produce different frequency, which is used to detect humidity. SCM acquisition to two sensor gives data processing and calculated, the current temperature and humidity and give the display on the LCD panel. This system has a readable, high stability, reaction speed, measured values exact characteristic.Keywords: temperature and humidity measurement system high precision speed small volume目录1.设计要求 (3)2. 方案设计及论证 (3)2.1 总体方案设计 (3)2.2系统主要单元的选择与论证 (3)2.2.1单片机控制模块的选择论证 (3)2.2.2温度湿度检测模块的选择与论证 (3)2.2.3显示模块的选择与论证 (3)2.3 系统组成 (4)3. 理论分析及计算 (4)3.1 (4)3.2..........................................................................................错误！未定义书签。
4. 系统电路设计 (4)4.1单片机主控电路设计 (4)4.2 DS18B20温度检测模块和HS1101湿度检测模块电路设计 (5)4.2.1 HS1101湿度检测传感器工作原理 (7)4.2.2 DS18B20温度检测传感器工作原理 (7)4.4.3蜂鸣器电路原理 (8)4.3 1602液晶显示模块电路设计 (8)5. 系统软件设计 (9)5.1 软件设计流程图 (9)5.2 软件设计分析 (10)6. 系统测试 (10)6.1主要指标测试 (10)6.2测试结果分析 (11)7. 结论 (11)参考文献 (11)附录 (13)附录一：系统的总原理图 (13)附录二：系统的PCB元件分布图 (14)附录三：程序清单 (17)附录五：元器件清单 (28)1. 设计要求（1）设计制作一个温湿度计，温度测量范围为-10-50℃，湿度为0-100%； （2）温度测量误差为0.1℃，湿度测量误差为3%； （3）具有量程自动转换功能；（4）其他创新性设计，如低功耗等。
2. 2. 方案设计及论证2.1 总体方案设计经分析，将系统分为两个 部分，一个是由温湿度传感器 组成的检测部分，另一个是由 单片机和1602液晶组成的主控 与显示部分。
如图所示DS18B20 和HS1101湿度检测电路将检测到 的数送到单片机，单片机对接收 到的数据进行处理并送到1602显示， 5V 稳压电源给各个部分供电。
图2.1 系统组成框图2.2 系统主要单元的选择与论证 2.2.1单片机控制模块的选择论证方案一：采用XC9000系列的FPGA 。
该类器件具有并行处理能力，能快速的响应外部的各种数字信号，但在数据处理方面过于复杂，而且芯片价格较昂贵。
方案二：采用单片机作为控制核心，单片机数学运算功能较强。
在程序相互调用方面，处理方便灵活，性能稳定，适合实际应用。
且单片机技术发展较为成熟，价格便宜。
基于以上分析，采用单片机控制可更为简便灵活地实现系统功能，故拟采用方案二。
2.2.2温度湿度检测模块的选择与论证方案一：选用DHT11作为温湿度检测模块。
DHT11是一款数字输出的复合传感器，包含一个电阻式感湿元件和NTC 式温度检测元件，可测20~90%RH 湿度，误差5%RH ，0~50摄氏度，误差2摄氏度。
方案二：选用DS18B20温度传感器和HS1101湿度传感器。
ＤＳ１８Ｂ２０是一线式数字温度传感器，具有独特的单线式接口方式，测量范围在－５５℃～１２５℃，－１０℃～８５℃，误差为-\+0.5℃。
最高精度可达0.0625℃。
HS1101是电容式湿度传感器，可测相对湿度范围在0%~100%RH ，误差为-\+2%RH 。
方案选择，有上述数据可知，根据设计要求（温度测量范围为-10-50℃，湿度为0-100%； 温度测量误差为0.1℃，湿度测量误差为3%；），从设计要求的精度来看，本方案更优。
综上所述，虽然方案一具有综合作用，但是方案二的测试范围和精度都由于方案一，故本模块采用方案二。
2.2.3显示模块的选择与论证单片机显示模块HS1101湿度检测电路DS18B20温度检测电源方案一：采用12864液晶模块显示测得的数据，可显示较多组的数据，字体较大，可清晰读数，但12864液晶模块价格昂贵，接线复杂，故不采用。
方案二：采用1602液晶模块显示所测数据，1602液晶接线简单方便，同时也能满足显示需要，价格远低于12864液晶。
因此，本方案为首选方案。
综上所述，显示模块选择方案二。
2.3 系统组成本系统由单片机主控电路、DS18B20温度检测模块、HS1101湿度检测模块、1602液晶显示模块4部分组成，其中单片机主控电路3.3. 理论分析及计算3.1 HS1101的湿度测量方法分析HS1101是电容式湿度传感器，由于电容不可直接测量，故选用555多谐震荡电路检测到频率，然后由单片机计算的电容值，再根据电容值算出相应的湿度值。
3.1HS1101的湿度测量计算电路如图4.2 ，由电路可知图3.1电容值与相对湿度值的关系t 充电 =C(R2 +R1 ) ln2t 放电 =CR4 ln2因而 , 输出的方波率f= 1 /(t 充电 +t 放电 )= 1 /[C(R2+ 2 R1) ln2 )]由图3.1可知相对湿度与电容的关系可看成直线段，所以有相对湿度RH=2.7C+163所以有4.系统电路设计4.1单片机主控电路设计单片机主控电路原理图如下所示：图4.1 单片机主控电路原理图单片机主控模块包括了振落电路、复位电路，同时接入了各个模块的接口，保证了整个系统的灵活性。
单片机是整个系统的控制中枢，它指挥外围器件协调工作，从而完成特定的功能。
硬件实现上采用模块化设计，每一模块只实现一个特定功能，最后再将各个模块搭接在一起。
这种设计方法可以降低系统设计的复杂性。
控制电路的核心器件是由美国Atmel公司生产的A T89S52单片机，属于MCS-51系列。
A T89S52是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，采用的工艺是Atmel公司的高密度非易失存储器技术；片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器；在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得A T89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案；价格低廉、性能可靠、抗干扰能力强。
因此广泛应用于工业控制和嵌入式系统中。
4.2 DS18B20温度检测模块和HS1101湿度检测模块电路设计DS18B20温度检测模块和HS1101湿度检测模块电路原理图如下所示：图4.2.1 DS18B20温度检测模块和HS1101湿度检测模块电路原理图图4.2.2 DS18B20温度检测模块和HS1101湿度检测模块电路仿真图图4.2.3 DS18B20温度检测模块和HS1101湿度检测模块电路仿真结果图4.2.1 HS1101湿度检测传感器工作原理T1为HS1101湿度检测传感器，其工作电路由555多谐振荡器来实现，HS1101作为电容变量接在555芯片的2、5脚之间，引脚7用作电阻R2的短路，等量电容HS1101通过R1、R2充电到门限电压（约0.67V），通过R4放电到触发电平，然后R2通过7短路到地，传感器由不同的电阻R1、R2充放电，进行工作循环,形成方波。