单片机的多种温湿度传感器的应用研究(附件)
该设计使用了单片机技术来设计传感器监测节点，实现了对温度、湿度的监测。由单片机采集数据，并经过串口上传至PC机。上位机部分使用了Microsoft SQL Server数据库技术和C#窗体来设计了数据采集和显示页面，实现了通过串口接收数据、数据库存储数据并显示等功能。下位机部分使用了keil进行编程，实现了温湿度数据的采集与发送。本论文对该设计的软硬件方案、软件流程图、硬件电路等进行了详细的阐述，还对该系统进行了测试，对各传感器的数据进行横向比较，通过测试可以为以后传感器的选取以及应用提供帮助。关键词 单片机，温湿度传感器，数据库
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究与发展现状 1
1.3 课题主要研究内容 2
2 系统总体设计 2
2.1 需求分析 2
2.2 方案设计 4
3 硬件设计 4
3.1 硬件构成 5
3.2 元器件介绍 5
3.2.1 单片机STC89C52 5
3.2.2 温湿度传感器 6
3.3 最小系统设计 10
3.3.1 复位模块电路设计 10
3.3.2 晶振模块电路设计 10
3.3.3 电源模块电路设计 11
3.3.4 串口和USB下载模块电路设计 12
4 软件设计 12
4.1 下位机设计方案 12
4.1.1 主程序设计 12
4.1.2 数据采集及处理子程序设计 14
4.1.3 串口程序设计 17
4.2 上位机设计方案 18
4.2.1 数据接收界面设计 19
4.2.2 数据库设计 22
5 测试与实验 22
5.1 硬件测试 22
5.2 软件测试 24
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 引 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
言
1.1 研究背景与意义
温湿度不仅和我们的生活环境密切相关，在科研及生产过程中，温湿度的变化对实验及生产的结果至关重要，必须精确的对温湿度进行经常性的监测和控制。在实际生活中，很多场合需要进行温度和湿度的测量。市面上的温湿度传感器有独立的温度和湿度传感器，也有很多温湿度集成的传感器。传感器输出的信号有模拟信号和数字信号，模拟信号的电路相对复杂，数字信号接口简单。数字信号输出的传感器是对信号进行处理后的输出，通过通用的接口输出。在实际用中发现，有些温湿度集成的传感器的湿度测量精度较差，使用一段时间后甚至会出问题。本课题对市面上常用的传感器在同一应用环境下的性能参数进行测量并进行对比，分析各自的优缺点，为之后的应用提供帮助。
1.2 国内外研究与发展现状
单片机是一种集成电路芯片，它的技术共经历了三个阶段：SCM、 MCU和SoC，目前的单片机发展正在经历 SoC 阶段。单片机的类型也有很多种，比如8051单片机，Atmel单片机，STC单片机等等。 由于单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，在仪器仪表中被运用的越来越广泛。温度和湿度是工业生产中最基本的测量参数，结合温湿度传感器，可实现湿度、温度物理量的精确的测量[1]。
在《单片机的发展与应用》这一期刊中提到，要想了解单片机的应用，首先需要了解单片机的控制功能，也即在现实生活中单片机对计算机的控制作用。以单片机的类型来分，单片机的控制功能可以分为总线方式和非总线方式。其中，在总线方式的应用系统中，单片机拥有外部扩展总线，通过这些总线可以很方便的扩展外围单元或者是外接设备的接口等。而非总线方式只有有限个引脚为用户提供更多的I/O用户[2]。
目前，单片机已经广泛应用到生活中的很多领域，比如家用电器领域、办公自动化领域、商业营销领域等。
温湿度传感器在其他传感器的应用和使用范围上都位于首位，它的发展历程经过了三个阶段：首先是传统的分立式温湿度传感器；其次是模拟集成温湿度传感器；最后是智能温湿度传感器，实现了免人工现场操作的步骤。随着信息技术的不断发展，传感器在日常生活和工作中被广泛使用，并且由模拟信号向数字信号的方向发展[3]。目前的传感器已经可以脱离人工，实现自动化并向着完全自动化的方向发展。
温湿度传感器输出的信号有模拟信号和数字信号，模拟信号的电路相对复杂，数字信号接口简单。数字信号输出的传感器是对信号进行处理后的输出，通过通用的接口输出。目前，市场上的传感器输出的信号大部分都是数字信号。其中DHTXX、SHT2X、AM230X等都是数字式温湿度传感器，LM35、YL_69等都是模拟传感器。不同的温湿度传感器的接口定义也有不同，如SHT2X的接口，SDA（串行数据）引脚用于读取温湿度传感器，当向传感器发送命令时，SDA在SCL（串行时钟输入）上升沿有效且在SCL高电平时必须保持稳定[4]。而AM23XX传感器的SDA（串行数据）引脚可以用于读、写传感器的数据。同时不同传感器所需的电压也不尽相同。对于不同的传感器都要有相应的接口设置，在系统中要能够进行合理的连接。
1.3 课题主要研究内容
该课题主要研究基于单片机的多种温湿度传感器的设计。
下位机部分主要研究的内容有：
1) 对各传感器的接口定义要了解并且能够准确连接到单片机。
2) 设计出传感器与单片机的电路图。
3) 熟悉单片机的工作原理。
4) 熟悉串口传输数据的工作原理。
上位机部分主要研究的内容有：
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究与发展现状 1
1.3 课题主要研究内容 2
2 系统总体设计 2
2.1 需求分析 2
2.2 方案设计 4
3 硬件设计 4
3.1 硬件构成 5
3.2 元器件介绍 5
3.2.1 单片机STC89C52 5
3.2.2 温湿度传感器 6
3.3 最小系统设计 10
3.3.1 复位模块电路设计 10
3.3.2 晶振模块电路设计 10
3.3.3 电源模块电路设计 11
3.3.4 串口和USB下载模块电路设计 12
4 软件设计 12
4.1 下位机设计方案 12
4.1.1 主程序设计 12
4.1.2 数据采集及处理子程序设计 14
4.1.3 串口程序设计 17
4.2 上位机设计方案 18
4.2.1 数据接收界面设计 19
4.2.2 数据库设计 22
5 测试与实验 22
5.1 硬件测试 22
5.2 软件测试 24
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 引 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
言
1.1 研究背景与意义
温湿度不仅和我们的生活环境密切相关，在科研及生产过程中，温湿度的变化对实验及生产的结果至关重要，必须精确的对温湿度进行经常性的监测和控制。在实际生活中，很多场合需要进行温度和湿度的测量。市面上的温湿度传感器有独立的温度和湿度传感器，也有很多温湿度集成的传感器。传感器输出的信号有模拟信号和数字信号，模拟信号的电路相对复杂，数字信号接口简单。数字信号输出的传感器是对信号进行处理后的输出，通过通用的接口输出。在实际用中发现，有些温湿度集成的传感器的湿度测量精度较差，使用一段时间后甚至会出问题。本课题对市面上常用的传感器在同一应用环境下的性能参数进行测量并进行对比，分析各自的优缺点，为之后的应用提供帮助。
1.2 国内外研究与发展现状
单片机是一种集成电路芯片，它的技术共经历了三个阶段：SCM、 MCU和SoC，目前的单片机发展正在经历 SoC 阶段。单片机的类型也有很多种，比如8051单片机，Atmel单片机，STC单片机等等。 由于单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，在仪器仪表中被运用的越来越广泛。温度和湿度是工业生产中最基本的测量参数，结合温湿度传感器，可实现湿度、温度物理量的精确的测量[1]。
在《单片机的发展与应用》这一期刊中提到，要想了解单片机的应用，首先需要了解单片机的控制功能，也即在现实生活中单片机对计算机的控制作用。以单片机的类型来分，单片机的控制功能可以分为总线方式和非总线方式。其中，在总线方式的应用系统中，单片机拥有外部扩展总线，通过这些总线可以很方便的扩展外围单元或者是外接设备的接口等。而非总线方式只有有限个引脚为用户提供更多的I/O用户[2]。
目前，单片机已经广泛应用到生活中的很多领域，比如家用电器领域、办公自动化领域、商业营销领域等。
温湿度传感器在其他传感器的应用和使用范围上都位于首位，它的发展历程经过了三个阶段：首先是传统的分立式温湿度传感器；其次是模拟集成温湿度传感器；最后是智能温湿度传感器，实现了免人工现场操作的步骤。随着信息技术的不断发展，传感器在日常生活和工作中被广泛使用，并且由模拟信号向数字信号的方向发展[3]。目前的传感器已经可以脱离人工，实现自动化并向着完全自动化的方向发展。
温湿度传感器输出的信号有模拟信号和数字信号，模拟信号的电路相对复杂，数字信号接口简单。数字信号输出的传感器是对信号进行处理后的输出，通过通用的接口输出。目前，市场上的传感器输出的信号大部分都是数字信号。其中DHTXX、SHT2X、AM230X等都是数字式温湿度传感器，LM35、YL_69等都是模拟传感器。不同的温湿度传感器的接口定义也有不同，如SHT2X的接口，SDA（串行数据）引脚用于读取温湿度传感器，当向传感器发送命令时，SDA在SCL（串行时钟输入）上升沿有效且在SCL高电平时必须保持稳定[4]。而AM23XX传感器的SDA（串行数据）引脚可以用于读、写传感器的数据。同时不同传感器所需的电压也不尽相同。对于不同的传感器都要有相应的接口设置，在系统中要能够进行合理的连接。
1.3 课题主要研究内容
该课题主要研究基于单片机的多种温湿度传感器的设计。
下位机部分主要研究的内容有：
1) 对各传感器的接口定义要了解并且能够准确连接到单片机。
2) 设计出传感器与单片机的电路图。
3) 熟悉单片机的工作原理。
4) 熟悉串口传输数据的工作原理。
上位机部分主要研究的内容有：
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