基于89c51单片机仓库温湿度的监测系统的设计论文-本科论文.doc

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安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）

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基于 89C51 单片机仓库温湿度的监测系统的设计

引言

随着社会的发展人们对生产生活中所需储备物资的质量保证要求越来越高，因而

对储备物资的仓库管理质量也更加重视，而防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作

的重要内容，是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和

工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测

工作。但传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试

器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等

工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。

因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。由此而来的基于

单片机的温湿度测量仪开始出现在了人们的生产生活中，随着其不断的发展也将被大

部分人所接受。

伴随时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领

域，已经成为一种比较成熟的技术, 由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、

功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活得方方

面面，几乎“无处不在，无所不为”。单片机的应用领域已从面向工业控制、交通、智

能仪器等迅速发展的家用消费产品、仪器仪表、医疗设备、信息和通信产品、航空航

天、专用设备的智能化管理、办公自动化、汽车电子、PC 机外围以及网络通讯等广大

领域。

本课题研究的主要内容有：以单片机为核心的主控制模块的设计；温湿度采集模

块的设计；温湿度显示模块的设计；语音警报模块的设计。与传统的温湿度测量仪器

相比，该设计的温湿度监测系统具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，

适用范围宽等特点。

XXX：基于单片机仓库温湿度的监测系统的设计

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第 1 章绪论

1.1 选题背景

随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电

子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。常规的测试仪器仪表和控制装置被

更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水

平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学

实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。

同时传感器技术作为新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路

先锋，也是当代科学技术发展的一个重要标志。传感器技术、通信技术、计算机技术、

分别对应信息技术中的采集、传输和处理。如果说计算机是人类大脑的扩展，那么传

感器就是人类五官的延伸。当集成电路、计算机技术飞速发展时，电脑的运算速度和

信息处理能力得以成倍的提高，这时人们才逐步认识到信息摄取装置：传感器没跟上

信息技术的发展，因而惊呼“大脑发达、五官不灵”。世界上技术发达的国家对传感器

技术开发都十分重视。这些技术的发展也为仓库的温湿度监测系统的发展提供了科学

依据。

防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容，是衡量仓库管理质量的重

要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进

行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用与湿度表、毛

发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温

度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效

率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。因此我们需要一种造价低廉、使用方

便且测量准确的温湿度测量仪。

1.2 设计过程及工艺要求

一、基本功能

• 检测温度、湿度

• 显示温度、湿度

• 过限报警

二、主要技术参数

• 温度检测范围： -30℃～+50℃

• 测量精度：

�

0.5℃

• 湿度检测范围： 10%-100%RH

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• 检测精度：

�

1%RH

• 显示方式：温度：四位显示湿度：四位显示

• 报警方式：三极管驱动的蜂鸣音报警

第 2 章方案的比较和论证

当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号懂得输入通道，由计算机拾取

必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测

控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。

传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器

对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。

工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程

中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。

2.1 温度传感器的选择

方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制

成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量

范围大、便于远距离测量。

铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电

阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温

度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按 IEC 标准测温范围-200～

650℃，百度电阻比 W（100）=1.3850 时，R0 为 100Ω和 10Ω，其允许的测量误差 A 级

为±（0.15℃+0.002 |t|），B 级为±（0.3℃+0.005 |t|）。

铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在

腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50～180℃测温。

方案二：采用 AD590，它的测温范围在-55℃～+150℃之间，而且精度高。M 档在

测温范围内非线形误差为±0.3℃。AD590 可以承受 44V 正向电压和 20V 反向电压，

因而器件反接也不会损坏。使用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线

性校正，所以使用也非常方便，借口也很简单。作为电流输出型传感器的一个特点是，

和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。AD590 的测量信号可远传百余米。

综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。

2.2 湿度传感器的选择

测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某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。

XXX：基于单片机仓库温湿度的监测系统的设计

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方案一：采用 HOS-201 湿敏传感器。HOS-201 湿敏传感器为高湿度开关传感器，它

的工作电压为交流 1V 以下，频率为 50HZ～1KHZ，测量湿度范围为 0～100%RH，工作温

度范围为 0～50℃，阻抗在 75%RH（25℃）时为 1MΩ。这种传感器原是用于开关的传感

器，不能在宽频带范围内检测湿度，因此，主要用于判断规定值以上或以下的湿度电

平。然而，这种传感器只限于一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线

性特性。

方案二：采用 HS1100/HS1101 湿度传感器。HS1100/HS1101 电容传感器，在电路

构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的

完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，

由顶端接触（HS1100）和侧面接触（HS1101）两种封装产品，适用于线性电压输出和

频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。相对湿度在

1%---100%RH 范围内；电容量由 16pF 变到 200pF，其误差不大于±2%RH；响应时间小

于 5S；温度系数为 0.04 pF/℃。可见精度是较高的。

综合比较方案一与方案二，方案一虽然满足精度及测量湿度范围的要求，但其只

限于一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。而且还不具备在

本设计系统中对温度-30～50℃的要求，因此，我们选择方案二来作为本设计的湿度传

感器。

2.3 信号采集通道的选择

在本设计系统中，温度输入信号为两路的模拟信号，这就需要多通道结构。

方案一、采用多路并行模拟量输入通道，如图 2-1。

这种结构的模拟量通道特点为：

（1）可以根据各输入量测量的饿要求选择不同性能档次的器件。总体成本可以作得

较低。

（2）硬件复杂，故障率高。

（3）软件简单，各通道可以独立编程。

方案二、采用多路分时的模拟量输入通道，如图 2-2。

这种结构的模拟量通道特点为：

（1）对 ADC、S/H 要求高。

（2）处理速度慢。

（3）硬件简单，成本低。

（4）软件比较复杂。

综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于模拟量输入的要求，比

较其框图，方案二更具备硬件简单的突出优点，所以选择方案二作为信号的输入通道。

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