無線溫度測量

河南機電高等?？茖W(xué)校綜合實訓(xùn)報告系部：專業(yè)：班級： 學(xué)生姓名：學(xué)號：2013年3月課程設(shè)計任務(wù)書時間：2013年3月18日?2013年3月29日設(shè)計單位：河南機電高等?？茖W(xué)校設(shè)計目的：完成單片機實驗板的焊接，熟悉電路原理，學(xué)會使用實驗板。實訓(xùn)任務(wù)：看懂實驗板的原理圖，能夠分清各個單元電路模塊，熟悉其工作過程；了解電路板圖得來的方法，掌握電路板的制作過程；認識電子元器件，熟悉常用元器件的特性；熟練掌握焊接方法和技巧，完成電路板的焊接；掌握電子產(chǎn)品通電調(diào)試的注意事項，會檢修電路板；熟練掌握程序燒錄軟件的使用方法，會向?qū)嶒灠逯邢螺d程序；了解keil等單片機開發(fā)工具的使用方法，熟悉單片機程序的編譯過程；作好實訓(xùn)筆記，對自己所發(fā)現(xiàn)的疑難問題及時請教解決；聯(lián)系自己專業(yè)知識，體會電子產(chǎn)品制的開發(fā)過程，總結(jié)自己的心得體會;@參考相關(guān)的書籍、資料，認真完成實訓(xùn)報告。綜合實訓(xùn)報告前言：溫濕度和光照是衡量溫室大棚的重要指標(biāo)，它直接影響到栽培作物的的生長和產(chǎn)量，為了能給作物提供一個合適的生長環(huán)境，首要問題是加強溫室內(nèi)的溫濕度的檢測，但傳統(tǒng)的方法是用與濕度表、溫度計、雙金屬式測量計和濕度試紙等測試器材，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的庫房進行通風(fēng)、去濕和降溫等工作。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機性大。因此我們需要一種造價低廉、使用方便且測量準(zhǔn)確的溫濕度測量儀并能根據(jù)要求實時控制。該設(shè)計就是針對這一問題，設(shè)計出了能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度和光照的自動檢測，并可顯示、上下限報警等多功能的溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)。實訓(xùn)報告:1系統(tǒng)總體設(shè)計方案及工作原理1.1系統(tǒng)總體設(shè)計方案簡述該溫濕度測控系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)和報警系統(tǒng)組成，由溫度、濕度傳感器，模擬量輸入通道、A/D轉(zhuǎn)換、無線發(fā)射接收模塊、顯示器與報警電路等組成。通過對信號的采集、分析、處理，然后輸出信號來使執(zhí)行部件進行動作，使溫室大棚達到所要求指標(biāo)。1.2基本功能1檢測溫度，濕度，光照2顯示溫度，濕度，光照3過限報警并執(zhí)行動作1.3主要技術(shù)參數(shù)溫度檢測范圍:-55°C?125°C測量精度:±0.5C濕度檢測范圍:0%?99%RH檢測精度:±2.5%RH控制方式:手動/自動可切換參數(shù)調(diào)整:手動設(shè)定/程序控制1.4系統(tǒng)的工作原理溫濕度光照監(jiān)控系統(tǒng)能完成數(shù)據(jù)采集和處理、顯示、輸出控制信號等多種功能。由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)調(diào)理、單片機、無限發(fā)送接收、控制等5個大的部分組成。主要硬件包括溫度傳感器、濕度傳感器、光敏電阻、AT89C51單片機、數(shù)據(jù)采集電路、LCD顯示器、無線收發(fā)器等。其原理結(jié)構(gòu)圖如下圖1-1所示。首先充分考慮氣候、環(huán)境因素對植物的影響，并根據(jù)溫室大棚內(nèi)植物保持正常狀態(tài)所需的溫度和濕度，設(shè)計出溫濕度參考值預(yù)先存儲于單片機中。系統(tǒng)的數(shù)

據(jù)采集部分是將溫濕度傳感器置于溫室內(nèi)部，測出室內(nèi)的溫濕度值、A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量之后送入AT89C51單片機中，然后經(jīng)過發(fā)送模塊給接收部分并對收到的數(shù)據(jù)進行處理，并進行數(shù)據(jù)比較作出相應(yīng)的動作。溫度采集濕度采集光照采集控制部分控制部分溫度采集濕度采集光照采集控制部分控制部分圖1-1發(fā)送和接收電路原理結(jié)構(gòu)圖2系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1發(fā)送部分2.1.1單片機的選擇因為考慮到程序的大小和內(nèi)部功能等要求，這里選擇STC12C5A08S2。新一代宏晶芯片具有1個時鐘/機器周期，高速、高可靠,2路PWM，8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換，25萬次/秒1T8051帶總線，無法解密，管腳直接兼容傳統(tǒng)89C52,有全球唯一ID號可省復(fù)位電路,36-44個I/O內(nèi)部R/C時鐘的新一代宏晶芯片加密性強，解密難度高。2.1.2溫度傳感器的選擇常用的溫度傳感器有熱敏電阻、熱電偶、PN結(jié)溫度傳感器、集成溫度傳感器、熱電阻等。對于溫室內(nèi)部溫度的檢測，溫度傳感器選擇DALLAS公司生產(chǎn)的一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20，它具有3引腳TO-92小體積封裝形式；溫度測量范圍為一55°C?+125°C,可編程為9位?12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達0.0625C，被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出。DS18B20有三個引腳，GND接地；DQ數(shù)字信號的輸出/輸入；Vdd為外接電源輸入端。

^)S18B20二之GT!-： J。 ,―； A圖2-1DS18B20的引腳圖本系統(tǒng)需要檢測溫室大棚內(nèi)的濕度。溫室內(nèi)的相對濕度大，變化速度慢，不需要高的響應(yīng)時間，但是對線性度和穩(wěn)定性要求高，所以經(jīng)過選擇采用電容式集成濕度傳感器HS1101來檢測溫室大棚內(nèi)部的濕度。濕度傳感器HS1101是法國Humirel生產(chǎn)的電容式濕度傳感器。 HS1101具有極好的線性輸出，在相對濕度為0?100%RH的范圍內(nèi)，電容的容量由163pF變化到202pF，其誤差不大于±2%RH；濕度量程為1?99%RH，工作溫度范圍為-40C?100C；濕度輸出受溫度影響極小（溫度系數(shù)僅為0.04pF/C）；常溫下使用無需溫度補償，無需校準(zhǔn)。該器件具有不需校準(zhǔn)的完全互換性、高度可靠性、長期穩(wěn)定性、快速響應(yīng)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路。圖2-2濕敏電容工作的濕、溫度范圍 圖2-3電容一濕度響應(yīng)曲線圖2-2為濕敏電容工作的溫、濕度范圍。圖2-3為濕度-電容響應(yīng)曲線。相對濕度在1%---100%RH范圍內(nèi)；電容量由16pF變到200pF,其誤差不大于土2%RH；響應(yīng)時間小于5S；溫度系數(shù)為0.04pF/°C。可見精度是較高的。在測量光照時直接選用我們常用的光敏電阻通過A/D轉(zhuǎn)換為電壓的變化來進行測量。2.1.3溫度采集電路圖2-4溫度檢測電路由于DS18B20只有一個串行通信接口，與單片機的連接電路非常簡單，只需和單片機的一個I/O端口連接即可，本系統(tǒng)選擇了接口接的是P2.0端口，其連接電路圖如圖2-4所示。DS18B20的I/O口屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后常態(tài)下呈高電平。該器件內(nèi)含寄生電源，其供電方式可以選擇寄生電源方式，也可以選用外部電源。為方便起見，采用外部電源供電。2.1.4濕度采集電路HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。如何將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號，常有兩種方法:一是將該濕敏電容置于運放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集本系統(tǒng)采用的是將HS1101接入555定時器組成的震蕩電路中，輸出一定頻率的方波信號，這種方法結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，因此被廣泛采用，具體電路圖如2-5下：HS1101待性曲咳圖2-5HS1101和NE556構(gòu)成的濕度采集電路2.1.5光照采集電路光照電路直接用光敏電阻和一個1K的電阻進行分壓后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，然后

測出光照的大小，光敏電阻的變化范圍足以表示光照的變化。2.1.6無線發(fā)射電路F05P是一款低成本、小體積、低功耗ASK無線發(fā)射模塊；采用SMT工藝，聲表穩(wěn)頻，內(nèi)部具有一級調(diào)制電路及限流電阻，無數(shù)據(jù)時休眠，并具有較寬的工作電壓范圍。適合短距離無線遙控報警及單片機無線數(shù)據(jù)傳輸。1腳為電源3?12V，2腳接地，3腳輸入數(shù)據(jù)，4腳為天線。21mmPmmnfinnfiniwinaPmmnfinnfiniwina.-42.2接收部分2.2.1鍵盤電路鍵盤電路主要用于調(diào)整報警數(shù)據(jù)，平時沒有作用這里選擇為4個按鍵，兩個進行調(diào)整數(shù)據(jù)，其它2個用于選擇調(diào)整狀態(tài)。如下圖所示SW-PB(jND圖2-7按鍵電路2.2.2接收電路J04V是一款低功耗小體積超再生接收模塊，采用SMT工藝，性能穩(wěn)定具有較好的靈敏度及性價比。是電池供電產(chǎn)品的理想選擇。可以廣泛應(yīng)用于需要長期處于接收狀態(tài)的遙控報警及單片機數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。工作電壓2.6?3.5V，可采用3.7K或4.7K電阻從5V取得3.5V，再加220UF電解電容濾波，電解電容的接地點必須靠近J04V的地，J04V輸出能力可驅(qū)動一支發(fā)光二極管。

注意：埴根電感請不要碰壓注意：埴根電感請不要碰壓2.2.3報警電路本設(shè)計采用峰鳴音報警電路。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動電流，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動，也可以用一個晶體三極管驅(qū)動。在圖中，當(dāng)輸出高電平“1”時，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；當(dāng)輸出低電平“0”時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。圖2-9是一個簡單的使用三極管驅(qū)動的峰鳴音報警電路2.2.4LCD顯示電路電路圖2.2.4LCD顯示電路電路圖2-9三極管驅(qū)動的峰鳴音報警電路為了方便觀看數(shù)據(jù)這里我們選擇LCD1602顯示器，1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等點陣液品模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。LCDLiK2'芬巽笑翌尹LCDLiK2'芬巽笑翌尹圖2-10LCD16023系統(tǒng)的電路板制作1、先在protel軟件上畫好電路圖并設(shè)計出相應(yīng)的PCB圖。2、 把電路圖用油性紙打印出來，后進行熱轉(zhuǎn)印并用油性筆進行修補。3、 用腐蝕劑進行電路板的腐蝕。4、 腐蝕好后用高速鉆床進行打