本文的主要工作和结构安排 第二章系统整体设计 信号采集 温度传感器 湿度传感器湿敏电阻，使用模拟电路，将湿度信号变为电压信号输出，传 输给单片机进行分析处理和控制显示。湿度检测范围为，其检测精度为。 此外，本系统还具有报警模块，可设定温度湿度报警上下限，当检测到任何温度湿度超过温 度湿度报警上下限就进行报警。 第二章系统整体设计 本方案以单片机系统为核心来对温度湿度进行实时控制和巡检。 各检测单元能完成各自功能，并根据主控机的指令对温湿度进行实时采集。 主控机负责控制指令的发送，并控制各个检测单元进行温度采集，收集测量数据， 同时对测量结果进行整理和显示。其中包括单片机复位电路温度检测湿度 检测键盘及显示报警电路系统软件等部分的设计。 单片机 串口模块 温度传感器 模块 湿度传感器 模块 液晶模块 继电器模块 蜂鸣器模块 键盘模块 图系统总方框图 本设计由信号采集信号分析和信号处理三个部分组成的。 信号采集由温度传感器模块和湿度传感器模块组成 信号分析由单片机组成 信号处理由液晶显示模块继电器模块和蜂鸣器模块组成。 信号采集 温度传感器 半导体公司的数字化温度传感器是世界上第片支持线 总线接口的温度传感器。线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松组建传 感器网络。新代的体积更小更经济更灵活。 图 内部结构主要由四部分组成位光刻温度传感器 非挥发的温度报警触发器和配置寄存器。的管脚排列如 下为数字信号输入输出端为电源地为外接供电电源输 入端在寄生电源接线方式时接地。 图方框图 依靠个单线端口通讯。在单线端口条件下，必须先建立 操作协议，才能进行存储器和控制操作。因此，控制操作必须首先提供下 面个操作指令之读,匹配,搜索,跳过 ,报警搜索。这些指令操作作用在没有个器件的位光刻序列 号，可以在挂在线上多个器件选定个器件，同时，总线也可以知道总线上 挂有有多少，什么样的设备。若指令成功地使完成温度测量，数据存 储在的存储器。个控制功能指挥指示的演出测温。测量结 果将被放置在内存中，并可以让阅读发出记忆功能的指挥，阅读内容 的片上存储器。温度报警触发器和都有字节的数据。如果 不使用报警检查指令，这些寄存器可作为般的用户记忆用途。在片 上还载有配置字节以理想的解决温度数字转换。写,指令以及配置字节利 用个记忆功能的指令完成。通过缓存器读寄存器。所有数据的读写都是从最低 位开始。 主要特性 支持线总线接口，测量温度范围为，在 范围内,精度为。现场温度直接以线总线的数字方式传 输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如 环境控制设备或过程控制测温类消费电子产品等，支持的电 压范围，使系统设计更灵活方便。而且新代产品更便宜，体积更小。 可以程序设定位的分辨率，精度为。可选更小的封装 方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在 中，掉电后依然保存。的性能是新代产品中最好的, 性能价格比也非常出色, 工作原理 的测温原理如图所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度 影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器。高温度系数晶振随温度 变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器的脉冲输入。计数器和温 度寄存器被预置在所对应的个基数值。计数器对低温度系数晶振产生 的脉冲信号进行减法计数当计数器的预置值减到时，温度寄存器的值将加 计数器的预置将重新被装入，计数器重新开始对低温度系数晶振产生的脉 冲信号进行计数，如此循环直到计数器计数到时，停止温度寄存器值的累 加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过 程中的非线性，其输出用于修正计数器的预置值。 图原理图 基本应用电路 测温系统具有测温系统简单测温精度高连接方便占用口线 少等优点。下面就是几个不同应用方式下的测温电路图 寄生电源供电方式电路图 如下面图所示，在寄生电源供电方式下，从单线信号线上汲取 能量在信号线处于高电平期间把能量储存在内部电容里，在信号线处于低 电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源电容充电。 图寄生电源供电方式电路图 独特的寄生电源方式有三个好处，进行远距离测温时，无需本地电源， 可以在没有常规电源的条件下读取，电路更加简洁，仅用根口实 现测温要想使进行精确的温度转换，线必须保证在温度转换期间 提供足够的能量，由于每个在温度转换期间工作电流达到，当几 个温度传感器挂在同根线上进行多点测温时，只靠上拉电阻就无法 提供足够的能量，会造成无法转换温度或温度误差极大。 因此，此电路只适应于单温度传感器测温情况下使用，不适宜采用电池供 电系统中。并且工作电源必须保证在，当电源电压下降时，寄生电源能 够汲取的能量也降低，会使温度误差变大。 改进的寄生电源供电方式如下面图所示，为了使在动态转换 周期中获得足够的电流供应，当进行温度转换或拷贝到存储器操作时，用 把线直接拉到就可提供足够的电流，在发出任何涉及到拷贝 到存储器或启动温度转换的指令后，必须在最多内把线转换到强 上拉状态。在强上拉方式下可以解决电流供应不走的问题，因此也适合于多点测 温应用，缺点就是要多占用根口线进行强上拉切换。 图寄生电源强上拉供电方式电路图 的外部电源供电方式电路图 在外部电源供电方式下，工作电源由引脚接入，此时线 不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度，同时在总线上 理论可以挂接任意多个传感器，组成多点测温系统。注意在外部供 电的方式下，的引脚不能悬空，否则不能转换温度，读取的温 度总是。 图温度传感器模块电路图 外部电源供电方式是最佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能 力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。因此本 设计采用外部供电方式，。因为本设计只用于测量环境温度，所以只显示 。 湿度传感器 测量空气湿度的方式很多，其原理是根据种物质从其周围的空气吸收水分 后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿 度。电容式电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常 数电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。 湿度的概念 湿度是表示空气中水蒸气含量多少的尺度。在物理学和气象学中，大气湿度 的表示方法是多种多样的，而且都有各自的物理量和相应单位。在诸多方法中， 习惯使用的是绝对湿度和相对湿度。 绝对湿度绝对湿度定义为在每立方米湿空气中，在标准状态下所含水 蒸汽的质量，以字符表示，单位。再由气体状态方程式  可得 中州大学工程技术学院 智能仪器课程设计 设计题目温度的测量 专业电气自动化 姓名冯永真 班级电气对口班 学号 指导老师刘喜峰 摘要 本文设计了个基于集成温度传感器的温度测量仪设计，它的主要功 能是利用集成温度传感器单片机,设计 了个能够测温及其无线传输并显示温度的智能温度测量仪。其中测量热 力学温度摄氏温度两点温度差多点最低温度多点平均温度的具体电路， 广泛应用于不同的温度控制场合。 关键字单片机温度传感器， , , , 第章绪论 课题研究背景和意义 国内外的研究现状 温度传感器 湿度传感器