湿度测量仪设计

郑州轻工业学院

课程设计说明书

题目：智能仪器仪表设计与实践

姓名：徐萍

院（系）：电气信息工程学院

专业班级：自动化01班

学号：541101010144

指导教师：李银华齐汝宾

成绩：

时间：2015年01月05日至2015年01月23日

郑州轻工业学院

课程设计任务书

题目湿度测量仪设计

专业、班级：自动化11-01 学号：541101010144姓名徐萍

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

主要内容

●实现单片机和湿度传感器完成湿度测量功能。

●相对湿度（探头）范围： 5 ～ 95%。

●具有数字显示功能

●参数设置功能和数据通信功能

基本要求

●明确课程设计任务，复习和查阅相关资料。

●按照要求对设计进行说明，给出总体设计方案，设计原理。

●软件编程必须有流程图，程序必须加注释，各程序段的开始要注明该

段功能和作用。

●写出体会和总结

要求使用B5打印稿或16开纸手写，不少于5000字。格式遵照学校规定。

主要参考资料

●孙环，滕召胜．基于SHT10单片集成传感器温湿度检测模块设计[J]．国外电子测量技术，2006,25(6)．

●樊建明，陈渊睿．基于SHT10的温室多点测量系统设计[J]．国外电子测量技术，2006,25(11)．

●陈钊，郭永彩，高潮，等．微环境温湿度智能化测量仪研究[J]．仪器仪表学报，2004,25(5)．

完成期限：2015年1月23日

指导教师签名：

课程负责人签名：

2015年 1 月 5 日

摘要

温湿度测量仪是对环境温湿度进行现场检测的常用仪表,讨论了一种基于SHT10的数字温湿度测量仪的设计方法。该温湿度测量仪的控制系统采用AT89S51单片机,温湿度传感器采用SHT11为主要硬件,实现简易数字式温湿度测量仪的硬件电路与软件程序的设计。实践证明该温湿度测量仪具有测量精度高等特点,具有一定的实用价值。采用单片机和温湿度传感器构成的数字温湿度测量仪显得非常重要，数字温湿度测量仪已被广泛应用于电子测量、仪表自动化、温室大棚、自动控制等多个智能化领域中。

在过去某些场合经常采用热敏电阻和湿度电容来分别测量环境的温湿度，这种测量系统普遍精度不高，而且在多点测量时系统设计较为复杂。而采用SHT10这种集温湿度传感器于一体的数字集成式传感器，则会使得系统大大降低成本，简化设计。

关键词：SHT10；AT89S51；湿度传感器

目录

1绪论 (1)

1.1数字式湿度测量仪设计的意义 (1)

1.2国内外研究现状 (1)

1.3设计主要任务 (3)

2总体设计方案 (3)

2.1系统综述 (3)

2.2方案选择 (4)

2.3总体设计方案设计 (5)

3系统的硬件设计 (6)

3.1系统的硬件电路 (6)

3.2单片机与SHT10连接电路图 (8)

3.3 LED显示电路的设计 (9)

3.4报警电路 (10)

3.5键盘模块 (11)

4系统的软件设计 (11)

4.1主程序框图 (11)

4.2数据显示程序框图 (12)

总结 (14)

参考文献 (15)

附录1 (16)

附录2 (24)

1绪论

在日常生活或者工农业生产中，经常会需要检测环境的温湿度，因此采用单片机和温湿度传感器构成的数字温湿度测量仪显得非常重要，数字温湿度测量仪已被广泛应用于电子测量、仪表自动化、温室大棚、自动控制等多个智能化领域中。

在过去某些场合经常采用热敏电阻和湿度电容来分别测量环境的

温湿度，这种测量系统普遍精度不高，而且在多点测量时系统设计较为复杂。而采用SHT10这种集温湿度传感器于一体的数字集成式传感器，则会使得系统大大降低成本，简化设计。

1.1数字式湿度测量仪设计的意义

随着工业自动化的愈趋完善，各种各样的传感器被用在了各式各样的场合。而湿度这个重要的参数成为了实现过程控制自动化必不可少的过程。换言之，问题具体化为了选择怎样的传感器及如何去检测湿度的变化，并根据检测结果调整系统以使之保持在最佳工作状态。

此外，单片机技术的不断发展完善使单片机已经成为科技领域的重要工具，广泛应用于各种仪表中，由于单片机具有体积小、耗能小、功能强的特点，引入单片机可使仪表数字化、智能化、微型化，提高测试的自动化程度和精度。

将单片机和SHT10结合的数字式湿度测量仪，大大提高了观测精度，数值显示清晰度，将会取得很好的应用效果。总之，环境湿度的检测与调节仪器的设计和开发具有非常大的市场前景和实用价值。

1.2国内外研究现状

湿度由于受到温度、大气压强的影响，其标准是个难题。从早期的毛发湿度计到后来发展起来的电阻式、电容式温度计，由于他们存在着

热敏元件的长期稳定性差，需要常常进行表面的清洗及校准，造成使用不方便，而且精度较差的缺陷，因此，最常采用的方法依然是干湿球间接测湿法，但是干湿球温度与湿度的关系比较复杂，模拟仪表难以实现这种转换，通常是借助人工计算或查表求出相对湿度，随着单片机的发展，使一些繁重而复杂的人工计算自动完成。后来发展到利用湿空气光学特性的红外、紫外吸收湿度计乃至光纤湿度计，但是到目前为止，全世界还没有一种完全理想的测湿材料，原因在于湿敏元件的线性化一直是困扰人们的一个难题，测量仪表数字化后，要求相对湿度与显示值线性化的对应关系才能保证湿度的测量精确度。

目前，国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为Honeywell公司（HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型），Humirel公司（HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型），Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。这些产品可分成以下三种类型：

(1)线性电压输出式集成湿度传感器；典型产品有HIH3605/3610、HM1500/1520。其主要特点是采用恒压供电，内置放大电路，能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号，响应速度快，重复性好，抗污染能力强。

(2)线性频率输出集成湿度传感器；典型产品为HF3223型。它采用模块式结构，属于频率输出式集成湿度传感器，在55%RH时的输出频率为8750Hz（型值），当上对湿度从10%变化到95%时，输出频率就从9560Hz减小到8030Hz。这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或单片机、价格低等优点。

(3)频率/温度输出式集成湿度传感器；典型产品为HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外，还增加了温度信号输出端，利用负温度系数（NTC）热敏电阻作为温度传感器。当环境温度变化时，其电阻值也