【毕业设计】单片机实现具有语音功能人性化的测湿仪

高分子传感器的研究始于年，由美国的达姆在金属丝状电极的上面涂层聚乙烯醇和氯化锂的混合感湿膜，而研制出的浸涂式氯化锂湿度传感器。

此后电解质有极高分子各种感湿材料组成的传感器相继出现。

自从年芬兰公司成功研制了以来，高分子湿度传感器优异性能在国际上获得了越来越多领域的承认，特别是湿度量程宽，响应时间短，湿滞回差小，制作简单，成本低等优点，成为其他湿度传感器激烈的竞争对象，在气象，纺织，集成电路，家用电器，食品加工及蔬菜保鲜等方面得到了广泛的应用。

我国从年开始研制高分子湿度传感器。

随着应用的深入和扩展，我国研制的高分子湿度传感器的些性能已经得到了很大的提高，有的接近或赶上了国外有的厂家生产的湿度传感器。

敏感元件与传统元件的总体趋势是集成化多功能化智能化和系统化。

传感器领域的主要技术正在现有基础上予以延伸和提高，加速新代传感器的开发和产业化。

由于湿度是比较难检测的物理量，而且检测湿度时湿度传感器必须直接暴露于待测环境中，因此至今还没制成抗污染，长期稳定可靠的湿度传感器。

在今后比较长的段时间内，开发具有抗污染和长期稳定性好的湿敏传感器仍然是项重要的研究课题。

本课题的研究内容和方法研究内容本课题的总体思路是通过湿度传感器将空气中的湿度值转换为电信号，利用凌阳单片机作为系统的总控模块，凌阳单片机可以把由湿度检测电路检测出的电信号经转换后的数据利用软件计算出湿度，再把数据传输到显示模块，实现湿度的显示，并把湿度通过喇叭播放出来。

当湿度超出用户设定的范围时，本系统可以自动执行语音报警。

设计方法对于湿度测量仪，除了具有个控制器控制测量外，还需要测量器。

本系统中采用作为控制器，电容式湿度传感器作为测量器，利用个按键来启动湿度测量和语音播放。

由于电容不能直接和的口连接进行测量，所以需要个电路模块，与的接口连接，实现从电容到频率的转换，系统的结构框图如图。

图系统的结构框图单片机作为主控芯片，根据读到的键值判断是否启动测量，测量时负责读取电路的工作频率，根据频率计算的电容和它所在环境的湿度，并把湿度通过喇叭播放出来。

系统硬件设计湿度及其测量方法湿度定义在计量法中规定，湿度定义为物象状态的量。

日常生活中所指的湿度为相对湿度，用表示。

总言之，即气体中通常为空气中所含水蒸气量水蒸气压与其相同情况下饱和水蒸气量饱和水蒸气压的百分比。

湿度测量方法从测试的输出参量上区分，湿度测量方法主要分为以下几类利用物质几何尺寸变化的测湿法伸缩法，干湿球法，冷凝露点法，氯化锂露点法，电湿度测量法电阻法电容法，电解法库仑湿度计以及其它测湿方法。

这些测量方法读者可以找相关资料进行进步了解，限于篇幅，这里不再赘述。

下面重点介绍本系统中用到的电湿度测量法的特点。

电子式湿度传感器的特点电子式湿度传感器是近几十年，特别是近年才迅速发展起来的。

湿度传感器生产厂在产品出厂前都要采用标准湿度发生器来逐支标定，电子式湿度传感器的准确度可以达到。

在实际使用中，由于尘土油污及有害气体的影响，使用时间长，会产生老化，精度下降，湿度传感器年漂移量般都在左右，甚至更高。

般情况下，生产厂商会标明次标定的有效使用时间为年或年，到期需重新标定。

电子式湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，般说来，电子式湿度传感器的长期稳定性和使用寿命都不是很好。

湿度传感器是采用半导体技术，因此对使用的环境温度有要求，超过其规定的使用温度将对传感器造成损坏。

所以电子式湿度传感器测湿方法更适合于在洁净及常温的场合使用。

电子式湿度传感器主要有电容式和电阻式两种。

电容式湿敏元件的优点在于响应速度快体积小线性度好较稳定，国外有些产品还具备高温工作性能。

但是达到上述性能的产品多为国外名牌，价格都较昂贵。

市场上出售的些电容式湿敏元件低价产品，往往达不到上述水平，线性度致性和重复性都不甚理想，以下，以上感湿段变形严重。

有些产品采用单片机补偿修正，使湿度出现阶跃性的跳跃，使精度降低，出现致性差线性差的缺点。

无论高档次或低档次的电容式湿敏元件，长期稳定性都不理想，多数长期使用漂移严重，湿敏电容容值变化为级，的变化不足，容值的漂移改变往往引起几十的误差，大多数电容式湿敏元件不具备以上温度下工作的性能，往往失效和损坏。

本系统中我们使用电容式湿度传感器，这种传感器比较常见，适用于些对精度要求不高的场合。

简介基本参数如图。

如果没有特别标注，默认下图的测量温度，测量时工作频率为。

图参数图特性曲线如图。

测量温度，测量时工作频率为。

图特性曲线电容式湿度传感器电路模块由于湿度传感器是电容式的，所以要想办法测量得到它的电容，利用单片机没有办法直接读到，但是利用的晶振输入模块锁相环外围电路复位电路指示灯等，如图所示。

图最小系统液晶显示模组液晶显示模组主要有以下几个主要部件液晶显示器带驱动控制器的液晶面板复位按键电源指示灯模组接口及跳线注电源指示灯和背光跳线的位置由于产品批次的不同可能与上面框图所示位置不同。

液晶显示模组采用模块，此模块内嵌芯片，采用先进的技术，将芯片嵌在玻璃上，其系统框图如图所示图液晶显示器系统框图主要功能与基本参数液晶显示模组为点阵，面板采用超扭曲向列技术制成并且由和组成。

模组上的液晶显示器采用凌阳科技的芯片作为驱动和控制器，为点阵图形液晶显示器。

实物如图所示图液晶显示模组实物图其基本参数为显示模式黄色模式液晶显示格式点阵图形液晶显示输入数据兼容系列数据输入背光黄绿色模块尺寸长宽高视屏尺寸宽长像素尺寸宽长点大小宽长特点接口简单，应用方便，功耗低，且可以完成较多液晶特效功能。

该液晶模组可以显示字符汉字图形等，且灰度编程可调。

驱动控制器芯片液晶显示模组采用的驱动控制芯片为凌阳科技的芯片，为液晶显示控制驱动器，集行列驱动器和控制器于体，广泛应用于小规模液晶显示模块。

单芯片液晶驱动，可以直接与其他微控制器接口总线相连。

微控制器可以将显示数据通过位数据总线或者串行接口写到的显存中。

芯片的特点内置位显示，中的位数据控制液晶屏上的个像素点的亮暗状态。

亮暗具有行驱动输出和列驱动输出模组中的液晶显示面板仅为行列可以直接与系列和系列微处理器相连内置晶振电路，也可以外接晶振工作温度范围为摄氏度摄氏度。

字模提取工具如图所示，利用液晶显示汉字或字母时，只需要用该字模提取工具将汉字或字母输入，该工具可生成对应该汉字或字母的文件和文件。

工具是图像和字符编辑字模数据生成工具。

工具的主要功能如下字符汉字码导入字符汉字码编辑单色图像小于或等于点导入单色图像编辑图像字符和字模数据生成单个字点阵支持和两种字模数据文件导出。

图字模提取工具液晶显示模组电路原理图图液晶显示模组电路原理图液晶显示模组中，接口引脚分别为电源输入端和高电平引针供时序选择跳线用，而都是接地引脚。

片选，低有效复位脚数据命令选择脚对于系列的读写信号对于系列的写信号对于系列的时钟信号使能脚对于系列的读信号位数据总线端口输出电压选择系列选择系列串并行时序选择凌阳语音处理模组凌阳音频压缩算法根据不同的压缩比分为以下几种压缩比为压缩比为，压缩比为按音质排序，利用工具可单个或批量对文件进行不同形式压缩。

凌阳具有功能，有很强大的信息处理能力，最高时钟可达到，具备运算速度高的优势等等，这为语音的播放录放合成及辨识提供了条件。

另外单片机具有闪存，事先把所需要的语音信号用凌阳工具录制好，本系统共包括十多个语音资源，整个语音信号经凌阳压缩算法压缩只占用较少的存储空间，对凌阳单片机的存储系统来说绰绰有余。

凌阳单片机自带双通道音频输出，转换输出的模拟电流信号分别通过和管脚输出，输出为电流型输出，经音频放大，即可驱动喇叭放音，放大电路如图只列出了类似。

在后面接仪的简单的音频放大电路和喇叭就能实现语音播报功能，这为单片机的音频设计提供了极大方便，音频的具体功能主要通过程序来实现。

图音频放大电路电路中的放大倍数被固定为倍。

音量的大小可以通过电位器调整。

也是凌阳公司的产品。

和相比，还是比较有优势的，比如工作电压需在以上，仅需即可工作两节电池即可工作输出功率以下，约。

系统总电路图图系统软件设计本方案的软件系统包括下面模块按键扫描扫描按键，判断是否有键按下，在文件中实现湿度测量端口初始化，测量湿度并返回湿度值，在文件中实现语音播放任意数字播放任意的整数，本系统中用来播放湿度值，在文件中实现中断服务语音播放中断服务程序和中断读计数值程序，在文件中定义。

主程序流程主程序流程如图。

调用按键扫描程序读取键值，如果是键按下则启动测量，调用湿度测量函数测量湿度，并根据测量结果进行相应播放如果不是键按下，返回继续扫描按键。

注意在每次测量前都会关断快速中断，这是因为在测量过程中用到了定时计数器，而在语音播放时打开了中断，所以在测量前需先关闭，以免在测量过程中直相应中断，造成不必要的麻烦。

图主程序流程图按键扫描模块本系统中只用到了个按键板上的键，这个键和连接。

按键扫描程序流程如图所示。

利用延时去抖的方法，先取次端口数据，延时段时间，般延时几十即可，再取次端口数据，如果二者相同，说明取到了正确的键值。

图按键扫描程序流程图湿度测量程序流程湿度测量程序流程如图。

为了减少误差，确保测量的正确性，测量四次，去掉个最高值和个最低值，如果中间两个数相差不大于，则中间两个数的平均值就是测量的最终数据，程序中这个数据为的计数值。

由于用功能测量传感器的电容，如图。

事实上利用功能直接能测到传感器工作的频率，根据这个频率来才能计算传感器的电容值。

测量传感器工作频率的方法利用作为定时器，作为计数器根据定时时间内计数的个数来测得传感器的工作频率。

图湿度测量程序流程图液晶显示模块基于个液晶驱动文件。

该文件为底层驱动程序的头文件，主要对使用到的寄存器如端口控制寄存器等进行定义，还对与液晶显示模组的接口进行配置用户可以根据自已的需求来配置此文件，但要使端口的分配符合