温湿度变送器报告要点

开放实验项目报告

课题名称：温湿度变送器的设计

学院：通信与信息工程学院

专业：广播电视工程

学号姓名

指导老师：张熠

2013/2014 学年第2学期

目录

一引言 (3)

二实验目的 (3)

三系统概述 (3)

四实验设计

第一章控制方案设计 (4)

第二章系统硬件设计 (5)

2.1 系统硬件设计图 (5)

2.2 ATMEGA32的简介 (5)

2.3 SHT71的简单介绍 (5)

2.4 ATMEGA32与SHT71接口说明 (5)

2.5 显示部分设计 (6)

第三章系统软件设计 (6)

3.1 主程序软件流程图设计 (6)

3.2 主程序代码 (7)

五实验小结 (20)

一引言

随着科学技术的迅速发展，在很多领域实现多功能与自动化是人们追求的目标之一，它给人带来的方便也是毋庸置疑的，温湿度变送器就是其中的一个典型例子，本项目目的在于利用单片机技术、传感技术实现温度与湿度的传送。通过该项目，训练编程能力，加强对电子技术、单片机技术应用能力，提高电子系统设计与软硬件调试能力。温湿度变送器是一种装有湿敏和热敏元件，能够用来测量温度和湿度的变送器装置，有的带有现场显示，有的不带有现场显示。温湿度变送器由于体积小，性能稳定，精度高等特点，被广泛应用在生产生活的各个领域。

在项目中使用了仿真软件，通过这些软件应用，可以提高系统设计的效率，降低学习和开发的成本。系统软件用C语言编写，提高了编程能力。

二实验目的

1、了解温湿度变送器原理与应用；

2、训练单片机系统编程能力；

3、熟悉仿真、开发软件的应用。

三系统概述

在温湿度测量技术不断完善的今天，温湿度计也在朝着集成化、智能化、系统化的方向迅速发展，为开发新一代温湿度测控系统创造了有利条件。而且在工农业生产、气象、环保、国防、科研等部门及日常生活中，经常需要对环境温度与湿度进行测量控制，准确测量温湿度对于生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要。

变送器可以对0-70℃范围的温度和0-100%RH的湿度进行测量并进行信号变送。传统的模拟式湿度传感器一般不仅要设计信号调理电路，还要经过复杂的校准和标定过程，其测量精度难以保证，且在线性度、重复性、互换性、一致性等方面往往不尽人意。为了克服这些缺点，本设计利用ATMEGA32单片机强大的功能，同时结合数字温湿度传感器SHT—71测量温湿度快速、使用简便等特点，设计了一个监控系统来对温湿度进行实时监控以进行超限报警。本系统测量准确、调试方便、可实时记录报警信息、方便工作人员排故，并可广泛应用于条件恶劣、人员不便进入的场合。通过传感器对温度和湿度进行采样，利用双积分式A/D

转换器完成模数转换，微处理器是智能变送器的核心部分，采用串行D/A芯片进

图1系统功能框图

行数模转换，由V/I 电路完成模拟输出；单片机和PC 机之间用RS-232串行接口直接连接，最终变送器能实现温度和湿度的串行数字输出和4-20mA 或1-5V 的模拟输出，使系统集成变得简易快捷，小体积、低功耗，使其成为一种温湿度测量原件的选择，是居家温湿度表不错的变送器件。

四 实验设计

第一章 控制方案设计

系统设计方框图如图1所示，本温湿度变送器设计以单片机作为核心，通

过SHT71传感器芯片对各环境内的温度、湿度参数实时检测，经SHT71传感器芯片内A/D 转换器后送入单片机，与预先设置温度和湿度的上限和下限进行比较，当变送器检测到环境温度或湿度超过所设定的上限和下限值，则CPU 的I/O 口通过驱动电路控制蜂鸣器发声来报警。

下图所示的是系统功能框图

第二章 系统硬件设计

2.1 系统硬件设计图

系统采用ATMEGA32单片机作为控制核心，控制系统主要包括温湿度传感器、数码管显示、按键、蜂鸣器报警驱动等部件。

按键

声光报警

显示

单片机系统 传感器

系统硬件设计如图2

图2系统硬件设计图

2.2 ATMEGA32的简介

ATMEGA32的单片微机是一款高性能、低功耗、非易失性存储器和数字集成电路芯片。其最引人注目的是它的EEPROM 电可擦除技术，闪速存储器技术和高质量、高可靠性。该类单片机在计算机外部设备、通讯设备、自动化工业控制设备、宇宙设备、仪器仪表和各种消费类产品中得到了广泛的应用。其主要产品特性：32个8位通用工作寄存器，32K 字节在线编程Flash 程序存储器，1024字节的EEPROM ，2K 字节的片内SRAM ，23个可编程的I/O 口，具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器，可工作于主机、从机模式的SPI 串行接口等，可充分满足温湿度采样的精度要求。

2.3 SHT71的简单介绍

温湿度数据采集与转换由SHT71来完成，它是一款高度集成的温湿度传感器芯片，提供全标定的数字输出，该传感器包括电容性聚合体测试敏感元件，一个用能源材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接。SHT71产品特点：SHT71为插针型温湿度传感器芯片，全量程标定，两线数字输出；湿度测量范围：0—100%RH ；温度测量范围：

-40—123.8℃；湿度测量精度：+3.0%RH ；温度测量精度：+0.2℃，响应时间：<4s ；低功耗，可完全浸没。

SHT71温湿度传感器，进行温湿度测量的原理是利用环境温度、湿度变化引起材料电特性变化。

2.4 ATMEGA32与SHT71接口说明

ATMEGA32的单片微机与SHT71的接口为串行接口（两线双向）,其中SCK （串行时钟输入）用于微处理器与SHT71之间的通讯同步。DATA （串行数据）三态门用于数据的读取。DATA 在SCK 时钟下降沿之后改变状态，并仅在SCK 时钟上升

蜂鸣器报警驱动 按键

CPU ATMEGA32 数码管显示

SHT71

温湿度传感器