单片机的湿度信息采集系统的设计(附件)【字数：6547】
摘 要湿度信息是日常生活和生产所需的基本物理信息，在许多领域都需要进行湿度信息的采集、存储和查询。本设计是采用51系列单片机作为核心处理器，以湿敏芯片HS-1101的传感器作为测量的器件，以及E2PROM存储芯片AT24C1024 以及时钟芯片PCF8563等组成的系统来对湿度信息的采集、存储和查询的系统。本设计系统电路由传感器模块，555电路模块,单片机模块，时钟模块，存储模块，和显示模块组成。其不仅有理论的操作性，更有较强的实用性，可用于生产生活的多个领域。
目 录
第一章 概述 1
1.1课题背景 1
1.2课题研究的目的和意义 1
1.3国内外研究的发展情况 1
第二章 系统总体设计 3
2.1系统的总体实现 3
2.2系统性能特点 3
2.3.1传感器选择 3
2.3.2 存储选择 4
2.3.3显示系统选择 4
第三章 系统硬件电路 5
3.1传感器模块 5
3.1.1 HS1101概述 5
3.1.2 HS1101 特点 5
3.1.3湿度电路设计 5
3.2 555振荡电路 6
3.2.1 555引脚图及引脚 6
3.2.2 555振荡器电路 7
3.3单片机最小系统 7
3.4时钟模块 10
3.5存储模块 12
3.6显示模块 13
第四章 软件程序与调试 15
4.1系统总体流程图 15
4.2 存储模块 15
4.3时钟模块 18
4.4显示模块 19
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
附 录 24
附录A系统主程序 24
附录B子程序 25
第一章 概述
1.1课题背景
随着信息产业和工业化的迅速发展，湿度在生物科技、卫生医疗、科学研究、国防建设等领域都有重要影响。湿度是最难以测量和保障的指标之一，这是因为测量 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
湿度需要多种信息,湿度与大气压、温度等有密切联系。在过去,我们用干湿球度计和毛发湿度计来测量、通过查表得到湿度的方法，这些传统的温湿度检测工具量程刻度间隔密集，较难被准确分辨和读取，并且这些物质要达到热平衡通常需要较长时间，因为热容量比较大，准确度较低，使用不方便，误差可达±5%～±20%，无法满足各个领域的需求。随着单片机技术的迅速发展,其技术水平越来越高,且成本也越低, 可靠性也越来越有高。正因如此, 使用基于单片机的系统对湿度信息进行采集成为了较好且实用的方法。
1.2课题研究的目的和意义
随着科学领域的不断发展，对湿度测量的精度要求越来越高，测量范围越来越广，对湿度采集的技术的要求也越来越高。因此，对于湿度测量技术的研究逐渐成为一个重要的研究课题。湿度是工业生产中最重要的基本参数之一，如果湿度能被准确测量，其将对生产和研究产生重要的影响。
1.3国内外研究的发展情况
在湿度系统的研究中，我国起步时间较晚，由于发展时问很短，所以湿度测量技术就比较落后，水平也相对较低。而且因为管理水平不和温室环境相关的监测条件差等，改进和提高技术就成为重中之重,所以智能型的湿度测量系统的出现将具有重要意义。湿度测量系统的技术趋于成熟和稳定，但是湿度测量系统的发展却突飞猛进：从最初分散的模拟仪表到编程控制器，再到液晶和专用触摸屏湿度测量系统。国外技术发展的比较早，在20世纪70年代就已经开始对在湿度控制技术的研究了。 起初，大家广泛使用的是组合模拟式的仪表，通过对现场信息采集，再进行显示、记录和控制。而在 80年代,人们已开始采用分布式控制的方式。当前，多种因子综合控制系统已处于开发和研制阶段。在世界范围内的湿度测量技术都发展的很迅速，某些国家已经不满足控制的自动化，更是开始研发完全自动化、无人化的系统.近年来也有国外专家不少在研究关于湿度测量系统智能控制的问题，且成功应用了诸如智能系统、模糊控制、神经网络等先进技术。
第二章 系统总体设计
2.1系统的总体实现
该系统使用湿敏芯片作为传感器采集信号经附属电路处理后输出到51单片机进行信号处理，由时钟电路进行计时和振荡，由存储电路存储数据，由LCD显示模块显示数据。系统总体框图如图21所示。
/
图21 系统总体框图
2.2系统性能特点
湿度测量范围 RH 0~100 %RH；
拥有良好的可操作性；
系统价格低廉，实用性强；
可以实时监测湿度的变化，并记录、存储相关数据；
每一分钟采集和存储一次湿度数据。
2.3方案选择
基于51单片机作为核心处理器，以湿敏芯片的传感器作为测量的器件，以及E2PROM存储芯片AT24C1024以及时钟芯片PCF8563等组成的系统来完成湿度信息的采集、存储和查询的电子系统。
2.3.1传感器选择
方案1：DHT11是数字温湿度传感器，采用特殊的数字采集技术和温湿度传感技术,具有小体积，低功耗，响应快，信号传输距离长和高可靠性与稳定性等优点。它使系统电路设计更加简单,控制方便,易于实现，但价格昂贵，程序复杂，易损坏。
方案2:HS1101电容式湿度传感器，高可靠性与高稳定性，可用于线性电压，快速反应等优点。其附属电路复杂，但价格低廉。
该设计要求可靠性和不易损坏，且只要求采集湿度信息，对价格也有一定要求，因此选择方案2。
目 录
第一章 概述 1
1.1课题背景 1
1.2课题研究的目的和意义 1
1.3国内外研究的发展情况 1
第二章 系统总体设计 3
2.1系统的总体实现 3
2.2系统性能特点 3
2.3.1传感器选择 3
2.3.2 存储选择 4
2.3.3显示系统选择 4
第三章 系统硬件电路 5
3.1传感器模块 5
3.1.1 HS1101概述 5
3.1.2 HS1101 特点 5
3.1.3湿度电路设计 5
3.2 555振荡电路 6
3.2.1 555引脚图及引脚 6
3.2.2 555振荡器电路 7
3.3单片机最小系统 7
3.4时钟模块 10
3.5存储模块 12
3.6显示模块 13
第四章 软件程序与调试 15
4.1系统总体流程图 15
4.2 存储模块 15
4.3时钟模块 18
4.4显示模块 19
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
附 录 24
附录A系统主程序 24
附录B子程序 25
第一章 概述
1.1课题背景
随着信息产业和工业化的迅速发展，湿度在生物科技、卫生医疗、科学研究、国防建设等领域都有重要影响。湿度是最难以测量和保障的指标之一，这是因为测量 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
湿度需要多种信息,湿度与大气压、温度等有密切联系。在过去,我们用干湿球度计和毛发湿度计来测量、通过查表得到湿度的方法，这些传统的温湿度检测工具量程刻度间隔密集，较难被准确分辨和读取，并且这些物质要达到热平衡通常需要较长时间，因为热容量比较大，准确度较低，使用不方便，误差可达±5%～±20%，无法满足各个领域的需求。随着单片机技术的迅速发展,其技术水平越来越高,且成本也越低, 可靠性也越来越有高。正因如此, 使用基于单片机的系统对湿度信息进行采集成为了较好且实用的方法。
1.2课题研究的目的和意义
随着科学领域的不断发展，对湿度测量的精度要求越来越高，测量范围越来越广，对湿度采集的技术的要求也越来越高。因此，对于湿度测量技术的研究逐渐成为一个重要的研究课题。湿度是工业生产中最重要的基本参数之一，如果湿度能被准确测量，其将对生产和研究产生重要的影响。
1.3国内外研究的发展情况
在湿度系统的研究中，我国起步时间较晚，由于发展时问很短，所以湿度测量技术就比较落后，水平也相对较低。而且因为管理水平不和温室环境相关的监测条件差等，改进和提高技术就成为重中之重,所以智能型的湿度测量系统的出现将具有重要意义。湿度测量系统的技术趋于成熟和稳定，但是湿度测量系统的发展却突飞猛进：从最初分散的模拟仪表到编程控制器，再到液晶和专用触摸屏湿度测量系统。国外技术发展的比较早，在20世纪70年代就已经开始对在湿度控制技术的研究了。 起初，大家广泛使用的是组合模拟式的仪表，通过对现场信息采集，再进行显示、记录和控制。而在 80年代,人们已开始采用分布式控制的方式。当前，多种因子综合控制系统已处于开发和研制阶段。在世界范围内的湿度测量技术都发展的很迅速，某些国家已经不满足控制的自动化，更是开始研发完全自动化、无人化的系统.近年来也有国外专家不少在研究关于湿度测量系统智能控制的问题，且成功应用了诸如智能系统、模糊控制、神经网络等先进技术。
第二章 系统总体设计
2.1系统的总体实现
该系统使用湿敏芯片作为传感器采集信号经附属电路处理后输出到51单片机进行信号处理，由时钟电路进行计时和振荡，由存储电路存储数据，由LCD显示模块显示数据。系统总体框图如图21所示。
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图21 系统总体框图
2.2系统性能特点
湿度测量范围 RH 0~100 %RH；
拥有良好的可操作性；
系统价格低廉，实用性强；
可以实时监测湿度的变化，并记录、存储相关数据；
每一分钟采集和存储一次湿度数据。
2.3方案选择
基于51单片机作为核心处理器，以湿敏芯片的传感器作为测量的器件，以及E2PROM存储芯片AT24C1024以及时钟芯片PCF8563等组成的系统来完成湿度信息的采集、存储和查询的电子系统。
2.3.1传感器选择
方案1：DHT11是数字温湿度传感器，采用特殊的数字采集技术和温湿度传感技术,具有小体积，低功耗，响应快，信号传输距离长和高可靠性与稳定性等优点。它使系统电路设计更加简单,控制方便,易于实现，但价格昂贵，程序复杂，易损坏。
方案2:HS1101电容式湿度传感器，高可靠性与高稳定性，可用于线性电压，快速反应等优点。其附属电路复杂，但价格低廉。
该设计要求可靠性和不易损坏，且只要求采集湿度信息，对价格也有一定要求，因此选择方案2。
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