温湿度传感器管脚及应用
传感器选择：
产品名称: 数字温湿度传感器SHT11
产品型号: SHT11
产品描述: 瑞士Sensirion推出的 SHTxx系列数字温湿度传感器，基于领先世界的CMOSens?数字传感技术，具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。全量程标定，两线数字接口，可与单片机直接相连，大大缩短研发时间、简化外围电路并降低费用。此外，体积微小、响应迅速（<4s）、低能耗（<1μW）、可浸没、抗干扰能力强、温湿一体，兼有露点测量，性价比高，使该产品能够适于多种场合的应用。
产品特点：
－SHT1x系列为贴片型温湿度传感器芯片
－全量程标定，两线数字输出；
电源电压 5V
－湿度测量范围：0～100%RH；
－湿度测量范围：-40～+123.8℃
湿度测量精度 :SHT11 : ±3%RH
－温度测量精度：SHT11 : ±0.4℃
－响应时间：<4s；
－低功耗(typ. 30μW)
－可完全浸没。
应用领域：数据采集器
变送器
自动化过程控制
汽车行业
楼宇控制&暖通空调
电力
计量测试
医药业
原理：
本系统是实现温度和湿度数据采集系统。通过下位机(AT89S52)直接控制SHT11，将得到的温度湿度数据通过串口发送到上位机(PC机)，用上位机实现温度湿度数据的保存，分析处理。系统的主要组成原理如图1所示。
(1)电源部分。外接电源为5—18V的直流电源，经过LM7805稳压后输出5V的电压供系统；
(2)单片机和SHT11数据采集部分，两者采用I2C接口，由于AT89S51没有l℃接口，所以通过软件模拟实现I2C通信；
(3)与上位机串口通信部分，该部分采用RS232通信模式，采用MAX232接口芯片；完整原理图如图1，
反馈：
温湿度控制系统上电工作后，用户首先通过
键盘输入温度及湿度的初值，单片机系统将用户设置的初值保存在X251M5芯片中。单片机进入主程序后，开始以查询的方式检测温湿度传感器SHT1 1的温湿度状态，并将相应的数值通过液晶显示器显示输出。当温室内的温度(或湿度)小于设置的初值时，单片机将通
过控制输出接口使加温设备(或加湿设备)开始工作；当温室内的温度(或湿度)大于(或等于)设置的初值
收稿日期：2007—12—25
时，单片机将通过控制输出接口使加温设备(或加湿设备)停止工作。其总体结构框图如图1所示。
2 硬件设计
该系统硬件组成主要包括温湿度检测电路、液晶
显示接口电路、单片机与X25045接口电路、键盘及控制输出接口电路。
2．1 温湿度检测电路
温湿度传感器选用的是瑞士生产的SHT11单片集
成传感器，其是一种可以同时测量温度、湿度和露点的传感器，不需外围元件就可直接输出，经过标定了的相对温度、湿度及露点的数字信号可以有效地弥补传统的温、湿度传感器的不足。SHT1 1与单片机的硬件连接
2．2 单片机与X25045接口电路
单片机与X25045接口电路如图3所示。本设计选
用了P1口的P10一P12及74LS138的11脚，由于
X25045的RESET为漏极开路的输出端，所以应接上拉
电阻。写操作至少需要24个时钟周期，片选必须拉低
并在操作期间保持低电平。单片机可以连续写入16个
字节的数据，但这16个字节必须写入同一页，一页的地址开始于地址[X XXXX 0000]，结束于地址[x XXXX 1111]，如果待写入的字节地址已到达一页的最
后，而时钟还继续存在，计数器就将回绕到该页的第一
个地址并覆盖前面所写的内容。在本设计中，一页存储
三组数据，每组数据由五个字节组成，分别包括Et、月、
小时、分钟和秒。而一页的最后一个字节用于存放每次
读取该页的次数，以便于新的数据可再从首地址写入，
达到循环存储数据的目的。
图
单片机控制与液晶显示接口电路
温湿度传感器介绍
DWTHI100-S02 无线多功能综合传感器 一、产品介绍 1.1产品概述 ●本产品可以实时、准确的测量环境温度、环境相对湿度和照度，它能使用户对现 场环境实现远程的数据采集和监测，大大减少人工工作量，突出便利性、准确性和实时性。 ●本产品具有体积小、使用寿命长、无线信号传输距离远、环境适应性好、测量 精度高、安装便捷、防水等特点，是一款高性价比的产品。 ●本产品可广泛应用于仓储管理、生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活等 领域。 1.2 产品外观 1.3技术参数 1. 温度测量范围：－40℃～＋125℃； 2. 温度测量精度：±0.3℃±2.5%（rdg-25℃）； 3. 绝对湿度测量范围：1%RH～100%RH； 4. 绝对湿度测量精度： ＜10%RH：±1.8%RH±20%（rdg－20%RH）； 10%RH～90%RH：±1.8%RH
＞90%RH：±1.8%RH±20%（rdg－90%RH）； 5. 工作环境温度：－20℃～＋80℃； 6. 信号调制方式：GFSK； 7. 工作频率：2.45GHz； 8. 无线通讯距离：＞300米（2.45GHz、开阔地）； 9. 测量周期：30s（3.6V、典型值）； 10.平均功耗：＜7μA（3.6V）； 11.电池寿命：≥6年； 12.外壳材料：增强型耐高温ASA树脂； 13.外形尺寸：45 mm×24 mm×18.5mm； 14.重量：25g（含天线）； 15.防护等级：IP34； 16.安装方式：螺丝固定或无痕泡棉双面胶粘贴。 1.4应用场所 1、机房、厂房、仓库、无菌室； 2、温室大棚、智能大棚； 3、图书馆、档案馆、文物馆； 4、生物制药； 5、食品加工、储存场所； 6、医卫场所； 7、气象站； 8、智能楼宇； 9、其它需要监测温、湿、照度的场所。 1.5产品尺寸
大学物理实验-温度传感器实验报告
关于温度传感器特性的实验研究 摘要：温度传感器在人们的生活中有重要应用，是现代社会必不可少的东西。本文通过控制变量法，具体研究了三种温度传感器关于温度的特性，发现NTC电阻随温度升高而减小；PTC电阻随温度升高而增大；但两者的线性性都不好。热电偶的温差电动势关于温度有很好的线性性质。PN节作为常用的测温元件，线性性质也较好。本实验还利用PN节测出了波 尔兹曼常量和禁带宽度，与标准值符合的较好。 关键词：定标转化拟合数学软件 EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE NATURE OF TEMPERATURE SENSOR 1.引言 温度是一个历史很长的物理量，为了测量它，人们发明了许多方法。温度传感器通过测温元件将温度转化为电学量进行测量，具有反应时间快、可连续测量等优点，因此有必要对其进行一定的研究。作者对三类测温元件进行了研究，分别得出了电阻率、电动势、正向压降随温度变化的关系。 2.热电阻的特性 2.1实验原理 2.1.1Pt100铂电阻的测温原理 和其他金属一样，铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性。利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω（即Pt100）。铂电阻温度传感器精度高，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器，本实验即采用这种铂电阻作为标准测温器件来定标其他温度传感器的温度特性曲线，为此，首先要对铂电阻本身进行定标。 按IEC751国际标准，铂电阻温度系数TCR定义如下： TCR=(R100-R0)/(R0×100) (1.1) 其中R100和R0分别是100℃和0℃时标准电阻值（R100=138.51Ω，R0=100.00Ω），代入上式可得到Pt100的TCR为0.003851。 Pt100铂电阻的阻值随温度变化的计算公式如下： Rt=R0[1+At+B t2+C(t-100)t3] (-200℃ 目录 摘要 (1) 一课程设计任务和功能要求 (1) 二设计应用背景 (1) 三系统分析 (1) 1．总体设计方案 (1) 2. 硬件设计 (2) … 3. 软件设计 (2) 4. 难点分析 (3) 四实施方案 (4) 1. 传感器模块设计 (4) 风速传感器模块 (4) 温度传感器模块 (5) 湿度传感器模块 (7) 2. 优缺点分析及成本 (9) > 五设计总结 (10) 六参考文献 (10) 七成员及分工情况 (10) 摘要 介绍一个小型多功能气象监测系统，该气象监测系统通过各类风速、风向、温度、湿度传感器将检测到的数据自动进行汇总分析并通过LCD显示。 关键词：风速风向传感器；单片机；温湿度传感器 一课程设计任务和功能要求 现通过传感器设计一款既能测量温湿度也可同时测量风速风向的设备，可服务于生产、生活的众多领域。 二设计应用背景 现在社会高度发达，气象状况变化万千，气象监测和灾害预警工程对于保障社会经济发展和人民生产生活有重要意义，气候状况对经济活动的影响也越累越显著，人们需要实时了解当前的气象状况。风速、风向以及温度湿度测量是气象监测的一项重要内容。 该气象监测系统通过各类风速风向温度湿度传感器将检测到的数据自动进行汇总分析，并传输到终端平台。可以达到无人监管，数据自动传输，更加省时省力方便快捷。 三系统分析 1．总体设计方案 小型自动气象站主要由三大功能模块组成，分别为主控模块、信号采集模块、显示模块。小型自动气象站的组成框图如图1所示 图1 小型气象系统框图 2. 硬件设计 小型多功能气象监测系统其工作原理如图2所示，它以C8051F020单片机为 核心，通过风速、温度、湿度传感器将检测到的数据进行汇总分析，单片机驱动LCD 显示屏将风速、温度、湿度显示出来，以便于气象分析人员分析气象数据得出当前的气象特征，进而对气象可能影响到的事物做出规划，起到预防作用，减少不必要的损失。 图2 硬件连接图 3. 软件设计 单片机软件设计程序主要包括里初始化程序；输出实时风力风向、温度湿度 温度传感器 数 据 风速传感器 湿度传感器 单片机 电源电路 按键控制 LCD 显示 TH-802P网络型温湿度传感器安装使用说明书 一.概述 TH-802P温湿度传感器是一种检测和采集环境温湿度的网络型智能 传感器，该传感器采用大屏幕液晶实时显示当前环境的温湿度值。 TH-802P温湿度传感器可以通过安装相应的监控软件，配备相应的 RS485串口通信模块与计算机进行通讯，实现计算机对温湿度控制器的 远程监控。适用于数据机房、通讯基站、计算机机房、精密车间、仓库、 温棚等场所的温湿度检测。 图1 TH-802P 二.特点 ●属精密网络型温湿度传感器，可以设定通讯地址0-255和波特率1200-19200bps； ●经可溯源标准检验，精度高并具备程序校准精度功能，低功耗、高稳定性； ●提供LCD段码显示和RS485通讯，设备地址和通讯波特率可通过按键设定 ●阻燃绝缘纤维外壳，采用5.08mm间距升降式接线端子，安全可靠； ●方便的壁挂安装方式 三.技术指标 ●供电电源：9~24VDC±20％ ●测温范围：－10 ~60℃； ●测湿范围：0 ~ 100％RH； ●精度：温度±0.5℃（全量程内）；湿度±3%RH（25℃时）； ●采集周期：不小于200ms； ●通讯距离：大于1000米 ●工作环境：－10℃~ 60℃，10 ~ 95%RH无冷凝 ●存储温度：－40℃~ 80℃ ●整机功耗：小于0.2W ●最大尺寸：86×86×30mm ●重量：100g。 四.典型应用 图2 应用图 五.按键说明 ●“确认”：按住“确认”按键持续约三秒，设备进入参数设置状态； 在参数设置状态下，单击该按键可选择设置参数类型为波特率设置或地址设置。 在参数设置状态下，长按“确认按键”3秒以上返回正常工作状态，同时保存设置参数。 ●“上调”：在参数设置状态下，单击此键参数循环递加； ●“下调”：在参数设置状态下，单击此键参数循环递减；六.波特率、地址设置 ●设备加电后自检，1秒后进入正常工作状态；● ● 所指； ● 波特率设置范围：1200、2400、4800、9600、19200 地址设置范围：A 0-255 ●波特率或地址完成后，长按“确定”键3秒以上，返回正常工作状态, 同时保存设置参数。 提示：通讯波特率缺省值为9600bps，地址为“1”。 七.电磁兼容 ●静电放电抗干扰检验:参照标准IEC61000-4-2 (GB/T17626.2)； ●工频磁场抗扰度检验: 参照标准IEC61000-4-8 (GB/T17626.8)； ●浪涌（冲击）抗扰度试验：参照标准IEC61000-4-5(GB/T17626.5) ●快速瞬变: 参照标准IEC61000-4-4 (GB/T17626.4)； ●安全要求: 参照标准IEC61010-1 (GB/T4793.1)。 V+：接12VDC电源正极； GND：接12VDC电源负极； RS+：接RS485正极； RS-：接RS485负极。 图4 PCB接线端子九.安装尺寸 两挂墙孔中心间距：59mm 1.将TH-802P后盖打开； 2.将螺丝装钉在墙面上，两螺丝间距为58-60mm； 3.旋紧螺丝将TH-802P的后盖固定在墙上； 4.按接线端子示意图正确接入电源线、通讯线； 5.检查无误后将TH-802P合上后盖。 图3 波特率、地址设置状态 图5 TH-802P后盖图及安装尺寸 温湿度传感器SHT21的应用介绍 近年来，随着智能手机、平板电脑等移动设备的迅速发展，其中内置的微机电系统（MEMS）的比例越来越高。根据市调机构Juniper Research公布的最新研究报告，预计到2016年应用到移动设备中的MEMS器件收入将超过60亿美金。其中除了已经大规模应用的加速度计、陀螺仪、重力感应计、麦克风、射频器件等，还包括刚进入商用不久的压力传感器、扬声器、轨迹球、微型投影机、温湿度传感器等。其中温湿度传感器等新兴的MEMS器件则有望成为智能手机硬件差异化的重要部件。 "目前，我们公司的传感器每年的出货量已经超出了几千万片，全球业务增长幅度近年来都在40%左右。"总部位于瑞士的深圳盛思锐（Sensirion）公司总经理Paul Chia表示，作为全球领先的传感器制造商，盛思锐公司早在七年前就已经进入中国市场，并向中国厂商推广温湿度传感器。"我们的产品在中国市场主要分三大应用：第一是安防监控；第二是节能，普遍应用到家电，汽车等领域；第三则是舒适度，主要应用于消费类电子产品领域。"在2009年，盛思锐公司推出了一款当时世界上最小的数字湿度和温度传感器--SHT21,引起市场广泛关注。 一直以来，盛思锐在推广温湿度传感器的过程中，都非常注重于宣传舒适度概念。"之前的客户只有温度的概念，而没有湿度概念。其实相对湿度是与温度密切相关的，只有对同一测量点的湿度和温度进行数据采集，才能保证相对湿度的准确性。"Paul Chia表示，人体对空气湿度的舒适感应空间较窄，因此需要通过感应器来感知湿度，随时补充或降低水分。 在2009年，盛思锐公司推出了一款当时世界上最小的数字湿度和温度传感器-SHT21,引起市场广泛关注。 盛思锐是业内第一家将温、湿度传感器集成到一起的厂商。"我们不仅仅是提供一个感应器，而是把温度补偿和标定数据都集成在一个电路里面。我们的温湿度传感器在出厂前都经过完全标定，客户只需将其跟单片机通讯就可以直接采集到数据。"据介绍，温湿度传感器作为电子技术和物理化学原理的复合技术，硬件因素只占其中50%,另一个重要因素 目录 目录 (1) 第一章概述 (2) 1.1 设计题目 (2) 1.2 设计目的 (2) 1.3 设计器材 (2) 1.4 任务分析 (2) 第二章设计原理 (3) 2.1 嵌入式操作系统的概述 (3) 2.2设计原理 (3) 第三章系统设计 (5) 3.1 系统需求分析 (5) 3.2 硬件设计 (5) 3.3 软件设计 (6) 第四章详细设计 (8) 4.1主函数 (8) 4.3湿度的转化实现代码 (9) 4.4TFT屏幕显示设置 (9) 4.5 下载运行 (9) 总结 (10) 致谢 (11) 第一章概述 1.1 设计题目 在LPC2103开发板上，实现设定温度以及控制功能。 1.2 设计目的 1、本次课程设计的主要目的是实现温度的控制功能，锻炼学生的动手能力以及注重课外实践的培养，使得理论与实践相结合； 2、了解并掌握掌握相关专业课程知识和设计能力； 3、初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技术； 4、提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力； 5、加深对专业课的理解，强化学生的逻辑思维能力和动手能力，巩固良好的编程习惯，掌握工程软件设计的基本方法，为将来工作的学习打下坚实基础。 1.3 设计器材 本课程设计需要的硬件要求和软件配置具体要求如下： 硬件要求：一台PC机、LPC2103开发板一块； 软件配置：KEIL软件、J-Flash ARM，串口助手； 1.4 任务分析 有许多客观需求促进了ARM处理器的设计改进。首先，便携式的嵌入式系统往往需要电池供电，为降低功耗，ARM处理器已经被特殊设计成较小的核，从而延长了电池的使用时间。高的代码密度是嵌入式系统的又一个重要需求。由于成本问题和物理尺寸的限制，嵌入式系统的存储器是很有限的。所以，高的代码密度对于那些只限于在板存储器的应用是非常有帮助的。 另外，嵌入式系统通常都是价格敏感的，因此，一般都使用速度不高，成本较低的存储器。ARM内核不是一个纯粹的RISC体系架构，这是为了使他能够更好的适应其主要应用领域——嵌入式系统。在某种意义上，甚至可以认为ARM内核的成功，正是因为它没有在RISC 的概念上沉入太深。 本系统的设计过程中，根据嵌入式系统的基本设计思想，系统采用了模块化的设计方法，并且根据系统的功能要求和技术指标，系统遵循自上而下，由大到小，由粗到细的设计思想，按照系统的功能层次，在设计中把硬件和软件分为若干功能模块设计和调试，然后全部连接起来统调。 热电偶的结构 热电偶前端接合的形状有3种类型，如图2.5所示。可根据热电偶的类型、线径、使用温度，通过气焊、对焊、电阻焊、电弧焊、银焊等方法进行接合。 在工业应用中为了便于安装及延长热电偶的使用寿命，通常使用外加套管的方式。套管一般分为保护管型和铠装型。 1.带保护管的热电偶 是将热电偶的芯线以及绝缘管插入保护管使用的热电偶。保护管在防止芯线氧化、腐蚀的同时，还可以保持热电偶的机械强度。保护管有多种类型，常用的如下表所示。 氮化硅管 1400 1600 与碳化硅管大致相同，适用于熔融铝 Si3N4 2.铠装型热电偶 铠装热电偶的测量原理与带保护管的热电偶相同。它使用纤细的金属管(称为套管)作为上图中绝缘管(陶瓷)的替代品，并使用氧化镁(MgO)等粉末作为绝缘材料。由于其外径较细且容易弯曲，所以最适合用来测量物体背面与狭小空隙等处的温度。此外，与带保护管的热电偶相比，其反应速度更为灵敏。铠装热电偶的套管外径范围较广，可以拉长加工为8.0mmф到0.5mmф的各种尺寸。芯线拉伸得越细，常用温度上限越低。如K型热电偶，套管外径0.5mmф的常用温度上限是600℃，8.0mmф的是1050℃。 热电阻的结构 如下图所示，热电阻的元件形状有3种，目前陶瓷封装型占主导地位。陶瓷封装型用于带保护管的热电阻以及铠装热电阻。陶瓷与玻璃封装型的铂线裸线直径为几十微米左右，云母板型的约为0.05mm。引线则使用比元件线粗很多的铂合金线。 热电阻元件的种类 带保护管的热电阻图例 温度传感器的安装方法 1. 安装实例和测量误差 热电偶和热电阻在设备中的安装方法和测量误差如下图所示。安装时要注意机械强度，特别是高温中保护管的变形。另外，为了避免保护管的热损失对元件温度的影响，需要考虑流向和保护管的外形、插入长度、保温、隔热等问题。 一、基于智能手机的温湿度传感器应用 1、应用系统简介 由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温湿度一体的传感器就会相应产生。温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。市场上的温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。温湿度传感器不仅广泛的应用在工控行业、食品药物储存行业、档案管理行业中，也可安装在我们的手机上。温湿度传感器的传统应用是天气预报以及室内监测，手机中如果集成这种应用这就极大的方便了客户的出行。 2、应用体系结构 （1）感知层 感知层通过温湿度传感器采集数据,其中包括温度、湿度。 （2）网络层 网络层将传感器采集的数据传给手机应用系统进行处理分析。 （3）应用层 应用层中应用系统将数据处理后的数据展示给用户。 3、信息感知（采集）、传输、处理等方面的技术 温湿度传感器选用湿敏电容型传感器，图1为该传感器的结构。该传感器是温湿感应元件共体，具有防电磁干扰的性能。测温是一个标准的铂电阻Pt100，以四线制方式测量，减少长引线带来的测量误差。 图1 HMC45A温湿传感器外型图 工作原理 传感器主要由湿敏电容和转换电路两部分组成。湿敏电容的结构见图2所示。它由玻璃底衬、下电极、湿敏材料、上电极几部分组成。两个下电极与湿敏材料，上电极构成的两个电容成串联连接。湿敏材料是一种高分子聚合物，它的介电常数随着环境的相对湿度变化而变化。当环境湿度发生变化时，湿敏元件的电容量随之发生改变，即当相对湿度增大时，湿敏电容量随之增大，反之减小（电容量通常在48～56pf间）。传感器的转换电路把湿敏电容变化量转换成电压量变化，对应于相对湿度0～100%RH的变化，传感器的输出呈0～1v的线性变化。 : 温度传感器课程设计报告 专业：电气化 年级： 13-2 学院：机电院 { 姓名：崔海艳 学号：35 … ^ -- 目录 1 引言 (3) 2 设计要求 (3) 3 工作原理 (3) 4 方案设计 (4) … 5 单元电路的设计和元器件的选择 (6) 微控制器模块 (6) 温度采集模块 (7) 报警模块 (9) 温度显示模块 (9) 其它外围电路 (10) 6 电源模块 (12) 7 程序设计 (13) — 流程图 (13) 程序分析 (16) 8. 实例测试 (18) 总结 (18) 参考文献 (19) \ 。 1 引言 传感器是一种有趣的且值得研究的装置，它能通过测量外界的物理量，化学量或生物量来捕捉知识和信息，并能将被测量的非电学量转换成电学量。在生活中它为我们提供了很多方便，在传感器产品中，温度传感器是最主要的需求产品，它被应用在多个方面。总而言之，传感器的出现改变了我们的生活，生活因使用传感器也变得多姿多彩。 温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等，常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同，在工业企业中，如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大，滞后现象严重，存在很多不确定的因素，难以建立精确的数学模型，从而导致控制系统性能不佳，甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用，但由于继电器动作频繁，可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式，但PID控制对象的模型难以建立，并且当扰动因素不明确时，参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测 2 设计要求 课程名称：_传感器原理与应用_项目名称：_温湿度传感器的使用_ 1注：1、实验准备部分包括实验环境准备和实验所需知识点准备。 2、若是单人单组实验，同组成员填无。 3、电源引脚 DHT11的供电电压为3－5.5V。传感器上电后，要等待1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。 4、串行接口(单线双向) DATA 用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.操作流程如下: 一次完整的数据传输为40bit,高位先出。 数据格式:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据 +8bi温度整数数据+8bit温度小数数据 +8bit校验和 数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。 用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据.从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。 1.通讯过程如图1所示 图1 总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待DHT11响应,主机把总线拉低必须大于18毫秒,保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后,等待主机开始信号结束,然后发送80us低电平响应信号.主机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后, 读取DHT11的响应信号,主机发送开始信号后,可以切换到输入模式,或者输出高电平均可, 总线由上拉电阻 课程设计任务书 题目基于AD590的温度测控系统设计 系(部) 信息科学与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 班级电气092 学生姓名刘玉兴 学号090819210 月日至月日共周 指导教师(签字) 系主任(签字) 年月日 摘要 温度是工业生产和自动控制中最常见的工艺参数之一。过去温度检测系统设计中,大多采用模拟技术进行设计,这样就不可避免地遇到诸如传感器外围电路复杂及抗干扰能力差等问题;而其中任何一环节处理不当,就会造成整个系统性能的下降。随着半导体技术的高速发展,特别是大规模集成电路设计技术的发展, 数字化、微型化、集成化成为了传感器发展的主要方向。 以单片机为核心的控制系统．利用汇编语言程序设计实现整个系统的控制过程。在软件方面，结合ADC0809并行8位A／D转换器的工作时序，给出80C51单片机与ADC0908并行A ／D转换器件的接口电路图，提出基于器件工作时序进行汇编程序设计的基本技巧。本系统包括温度传感器，数据传输模块，温度显示模块和温度调节驱动电路，其中温度传感器为数字温度传感器AD590，包括了单总线数据输出电路部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。 关键词：单片机、汇编语言、ADC0809、温度传感器AD590 Abstract Temperature is the most common one of process parameters in automatic control and industrial production. In the traditional temperature measurement system design, often using simulation technology to design, and this will inevitably encounter error compensation, such as lead,complex outside circuit,poor anti-jamming and other issues, and part of a deal with them Improperly, could cause the entire system of the decline. With modern science and technology of semiconductor development, especially large-scale integrated circuit design technologies, digital, miniaturization, integration sensors are becoming an important direction of development. In the control systems with the core of SCM，assembly language programming is used to achieve the control of the whole system．Combining with the operation sequence of ADC0809，the interface circuit diagrams of 80C51 SCM and ADC0809 parallel A／D conveger ale given．The basic skills of assembly language programming based on the operation se—quenee of the chip ale put forward．This system include temperature sensor and data transmission, the moduledisplays 嵌入式系统原理与应用 课程设计 —基于ARM9的温度传感器 学号：2012180401** 班级：**************1班 姓名：李* 指导教师：邱* 课程设计任务书 班级: ************* 姓名：***** 设计周数: 1 学分: 2 指导教师: 邱选兵 设计题目: 基于ARM9的温度传感器 设计目的及要求: 目的： 1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。 2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊 接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。 3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能 够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。 4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的 电子器件图书。 5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字 万用表。 6.掌握和运用单片机的基本内部结构、功能部件、接口技术以及应用技术。 7.各种外围器件和传感器的应用； 8.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。 要求： 1.学生都掌握、单片机的内部结构、功能部件，接口技术等技能； 2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板， 调试程序； 3.焊接和写汇编程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；. 4.完成课程设计报告 设计内容和方法:使用温度传感器PT1000，直接感应外部的温度变化。使用恒流源电路，保证通过PT1000的电流相等，根据PT1000的工作原理与对应关系，得到温度与电阻的关系，将得到的电压放大20倍。结合ARM9与LCD，将得到的参量显示在液晶屏上。 温度传感器实验 姓名学号 一、目的 1、了解各种温度传感器（热电偶、铂热电阻、PN 结温敏二极管、半导体热敏电阻、集成温度传感器）的测温原理； 2、掌握热电偶的冷端补偿原理； 3、掌握热电偶的标定过程； 4、了解各种温度传感器的性能特点并比较上述几种传感器的性能。 二、仪器 温度传感器实验模块 热电偶（K 型、E 型） CSY2001B 型传感器系统综合实验台（以下简称主机） 温控电加热炉 连接电缆 万用表：VC9804A，附表笔及测温探头 万用表：VC9806，附表笔 三、原理 （1）热电偶测温原理 由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。 图1中T 为热端，To 为冷端，热电势 本实验中选用两种热电偶镍铬—镍硅（K 分度）和镍铬—铜镍（E 分度）。 （2）热电偶标定 以K 分度热电偶作为标准热电偶来校准E 分度热电偶，被校热电偶热电势与标准热电偶热电势的误差为 式中：——被校热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。 ——标准热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。 ——标准热电偶分度表上标定温度的热电势值。 ——被校热电偶标定温度下分度表上的热电势值。 ——标准热电偶的微分热电势。 （3）热电偶冷端补偿 热电偶冷端温度不为0℃时，需对所测热电势值进行修正，修正公式为： E（T，To）=E(T,t1)+E(T1,T0) 即：实际电动势＝测量所得电势＋温度修正电势 （4）铂热电阻 铂热电阻的阻值与温度的关系近似线性，当温度在0℃≤T≤650℃时， 式中：——铂热电阻T℃时的电阻值 ——铂热电阻在0℃时的电阻值 A——系数（=3.96847×10-31/℃） B——系数（=-5.847×10-71/℃2） 将铂热电阻作为桥路中的一部分在温度变化时电桥失衡便可测得相应电路的输出电压变化值。 （5）PN结温敏二极管 半导体PN 结具有良好的温度线性，根据PN 结特性表达公式 可知，当一个PN 结制成后，其反向饱和电流基本上只与温度有关，温度每升高一度，PN 结正向压降就下降2mv，利用PN 结的这一特性可以测得温度的变化。 （6）热敏电阻 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度升高而急剧下降这一特性制成的热敏元件。它呈负温度特性，灵敏度高，可以测量小于0.01℃的温差变化。图2为金属铂热电阻与热敏电阻温度曲线的比较。 热电偶的结构 热电偶前端接合的形状有 3种类型，如图2.5所示。可根据热电偶的类型、线径、使用温度，通过气焊、 对焊、电阻焊、电弧焊、银焊等方法进行接合。 气澤 对輝 电隍埠.电弧挥 在工业应用中为了便于安装及延长热电偶的使用寿命，通常使用外加套管的方式。套管一般分为保护管型 和铠装型。 1. 带保护管的热电偶 是将热电偶的芯线以及绝缘管插入保护管使用的热电偶。保护管在防止芯线氧化、腐蚀的同时，还可以保 持热电偶的机械强度。保护管有多种类型，常用的如下表所示。 材质 常用 温度'C 最高使用温 度C 概要 SUS304 850 950 适用于高温、酸性、碱性环境， 不适用于氧化性、还原性气体环境 金 属 保 护 SUS316 850 950 比SUS304在高温中的耐蚀性好 SUS301S 1000 1100 Ni 、Cr 的含量高，耐热性强 SandviRP4 1050 1200 27Cr 钢，适用于高温环境， 不适用于氧化性、还原性气体 管 Kanthal A-1 1100 1350 Cr24%、A15.5%的耐热钢、在高温中机械强度高 镍铬合金 1100 1250 Ni80%、Cr20%、适用于氧化环境，不适用于硫化、还原 性气体环境 非 石英管QT 1000 1050 抗热冲击性强，但机械强度低 金 陶瓷管PT2 1400 1450 氧化铝质，气密性优 属 高铝管PT1 1500 1550 同上，抗热冲击性弱 保 刚玉管PT0 1600 1750 高纯度铝管，抗热冲击性最弱 护 管 碳化硅管 1250 1350 抗热冲击性强，但气密性差 SiC 1550 1600 在双保护管的外管上使用 氮化硅管 实验一 直流激励时霍尔传感器位移特性实验 一、 实验目的： 了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理： 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效应的元件成为霍尔元件，根据霍尔效应，霍尔电势U H ＝K H IB ，当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为kx U H ，式中k —位移传感器的灵敏度。这样它就可以用来测量位移。霍尔电动势的极性表示了元件的方向。磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度就越好。 三、需用器件与单元： 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、±15V 直流电源、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上，将传感器引线插头插入实验模板的插座中，实验板的连接线按图9-1进行。1、3为电源±5V ， 2、4为输出。 2、开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再调节Rw1使数显表指示为零。 图9-1 直流激励时霍尔传感器位移实验接线图 3、测微头往轴向方向推进，每转动0.2mm 记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表9-1。 表9－1 X （mm ） V(mv) 作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 五、实验注意事项： 1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V，否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题： 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化？ 七、实验报告要求： 1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。 《传感器课程设计报告》题目：温度报警器 学院： 专业： 班级： 姓名： 指导教师： 2010年07月02日 目录 1 设计目的 (1) 2 设计题目 (1) 3 课程设计内容及要求 (1) 4 设计总结、心得 (4) 5 参考书目 (5) 一、设计目的 通过课程设计使学生对传感器应用技术的知识有全面的掌握，加深对该课程知识的理解，培养学生综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力，也是对前期理论与实践教学效果的检验。通过课程设计使学生对工程设计有初步的认识，增强学生的识图、绘图能力，培养学生独立工作的能力。通过本次设计使学生熟悉工程设计的思维方式和步骤，并了解如何进一步根据确定的设计方案选择元器件，使设计的方案在功能上和经济上均可行。 二、设计题目 温度报警器, 当温度高于某值时，自动发出声光报警。 三、课程设计内容及要求 1 设计方案的选定与说明 结构图 根据传感器的原理构成和设计需要，各部分元件分别选用下列元器件： 测温电路由敏感元件、转换元件和测量电路构成，测量电路选用电桥，辅助电源选用直流电源。 敏感元件:负温度系数热敏电阻。 转换元件：负温度系数热敏电阻将温度转换成电量 。 测量电路的种类：电桥。电桥法方便、准确。 辅助电源的种类：15伏特直流稳压电源、220交流电源。 测温电路 报警电路 比较放大器 辅助电源 2 论述方案的各部分工作原理 当温度上升时，Rt电阻阻值减小，电桥不平衡，输出电压量减小，送给比较放大器，当送给比较放大器的电压量低于给定值时，比较放大器输出电压为低电平，晶闸管关断，原来被短路的报警回路工作，电路灯亮、铃响，报警电路报警。 3 设计方案的图表； 1）温度测量 + - 当温度变化时，Rt电阻阻值也随之变小，电桥对臂乘积不等，电桥不平衡，输出电量增加，由公式{ U0=(U i/4)*(△R t/R1)，U i=[15/(R5+R6)]*R6 }算得输出电压U0，送入比较放大器，进行比较。 2）比较放大器 正端电压由测量电路送来，即电桥输出电压U0 ，当U0大于负端时，比较放 温度传感器的结构和安 装方法 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT- 热电偶的结构 热电偶前端接合的形状有3种类型，如图所示。可根据热电偶的类型、线径、使用温度，通过气焊、对焊、电阻焊、电弧焊、银焊等方法进行接合。 在工业应用中为了便于安装及延长热电偶的使用寿命，通常使用外加套管的方式。套管一般分为保护管型和铠装型。 1.带保护管的热电偶 是将热电偶的芯线以及绝缘管插入保护管使用的热电偶。保护管在防止芯线氧化、腐蚀的同时，还可以保持热电偶的机械强度。保护管有多种类型，常用的如下表所示。 材质 常用 温度℃最高使用 温度℃ 概要 金属保护管SUS304850950 适用于高温、酸性、碱性环境， 不适用于氧化性、还原性气体环境 SUS316850950比SUS304在高温中的耐蚀性好 SUS301S10001100Ni、Cr的含量高，耐热性强 SandviRP410501200 27Cr钢，适用于高温环境， 不适用于氧化性、还原性气体 Kanthal A-1 11001350Cr24%、%的耐热钢、在高温中机械强度高 镍铬合金11001250 Ni80%、Cr20%、适用于氧化环境，不适用于硫化、 还原性气体环境 非金属保护管石英管QT10001050抗热冲击性强，但机械强度低 陶瓷管 PT2 14001450氧化铝质，气密性优 高铝管 PT1 15001550同上，抗热冲击性弱 刚玉管 PT0 16001750高纯度铝管，抗热冲击性最弱 碳化硅管 SiC 1250 1550 1350 1600 抗热冲击性强，但气密性差 在双保护管的外管上使用 氮化硅管 Si3N4 14001600与碳化硅管大致相同，适用于熔融铝 2.铠装型热电偶 铠装热电偶的测量原理与带保护管的热电偶相同。它使用纤细的金属管(称为套管)作为上图中绝缘管(陶瓷)的替代品，并使用氧化镁(MgO)等粉末作为绝缘材料。由于其外径较细且容易弯曲，所以最适合用来测量物体背面与狭小空隙等处的温度。此外，与带保护管的热电偶相比，其反应速度更为灵敏。铠装热电偶的套管外径范围较广，可以拉长加工为ф到ф的各种尺寸。芯线拉伸得越细，常用温度上限越低。如K型热电偶，套管外径ф的常用温度上限是600℃，ф的是1050℃。 热电阻的结构 家庭当中常用的传感器主要有温度传感器、气体传感器、光传感器、超声波传感器以及红外线传感器等等。其中温湿度传感器在家电应用最为普遍，它不仅给生活带来极大的便利，还能使家庭内外的空气相平衡。 随着生活水平的提高，家具智能化的需求逐步显现，温度、湿度等数据采集的应用也开始显现出越来越大的市场潜力。通过温湿度传感器，C8051F985低功耗MCU，CP2403 LCD 驱动，和LCD显示器构建一个用于家庭等温度、湿度数据采集的系统，该系统主要用于方便、及时的获取室内、外的温度、湿度等数据(也可和其他传感器集成扩展数据采集应用范围)。家庭数据采集系统的工作原理 使用温湿度传感器，C8051F985低功耗处理器，CP2403 LCD驱动，都具有I C通信接口，可做成模块，只需要选用自己的LCD显示器即可。 典型应用如下：室内、室外各放置温湿度传感器(以下简称采集节点)一个，定时唤醒采集温度、湿度原始数据，经过温湿度传感器内部的AD转换器，和出厂校准的原始数据处理，转换成温、湿度最终数据，经由I C总线传递到低功耗处理器C8051F985处理。C8051F985低功耗处理器决定启用哪个采集节点，以此降低功耗，并控制CP2403 LCD驱动，将数据最终显示LCD显示器上。本文使用的Si7001温湿度传感器，C8051F985低功耗处理器，CP2403 LCD驱动，都具有I2C通信接口，可做成模块，只需要选用自己的LCD显示器即可。典型应用如下：室内、室外各放置2个Si7001温湿度传感器(以下简称采集节点)，定时唤醒采集温度、湿度原始数据，经过Si7001内部的AD转换器，和出厂校准的原始数据处理，转换成温、湿度最终数据，经由I2C总线传递到低功耗处理器C8051F985处理。C8051F985低功耗处理器决定启用哪个采集节点，以此降低功耗，并控制CP2403 LCD驱动，将数据最终显示LCD显示器上。 家庭数 据采集系统的性 能- 各节点 功耗① Si7001的功耗 Si7001湿度测量 周期内典型的电 流为240uA，温度 测量周期内典型 的电流为320uA， 睡眠电流0.2uA， 每分钟进行一次 温、湿度测量的平 均功耗仅为1uA。 ②C8051F985的功 耗C8051F985睡眠电流10nA，工作电流150uA/MHz ③CP2403的功耗。睡眠电流0.02μA，工作电流<3uA。以每分钟测量一次，工作频率4MHz进行计算，平均功耗为不超过15uA，非常适合电池供电 情景五 温度传感器的连接与信号获取 任务1：炉温检测 5.1.1任务目标 使学生了解炉温检测器件、测温范围和测温电路。 5.1.2任务内容 针对炉温检测要求，确定温度传感器。分析制定安装位置、实施效果检测方案，成本分析。学生现场安装、连接和调测传感器电路。 5.1.3知识点 热电偶传感器是一种自发电式传感器，测量时不需要外加电源，直接将被测量转换成电势输出。使用十分方便，常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。它的测温范围很广，常用的热电偶测温范围为－50℃～＋1600℃，某些特殊热电偶最低可测－270℃，最高可达＋2800℃。 它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。 一、热电偶的外形结构、种类和特性 （一）常用热电偶的外形 各种普通装配型热电偶的外形如下图所示。 各种普通装配型热电偶 接线盒 引出线套管 不锈钢保护套管 热电偶工作端 固定螺纹 各种铠装型热电偶的外形如下图所示。 各种防爆型热电偶的外形如图所示。 （二）热电偶的结构 接线盒固定装置 B -B 金属导管绝缘材料 A 放大 A B B 各种防爆型热电偶 （a ） （b ） 热电偶的结构 （a ）普通热电偶；（b ）铠装热电偶 各种铠装型热电偶 （三）热电偶的分类 1．热电偶的结构分类： （1）普通热电偶： 普通热电偶一般由热电极、绝缘套管、保护套管和接线盒等几部分组成。常用于测量气体、蒸气和各种液体等介质的温度。 （2）铠装热电偶： 铠装热电偶又称缆式热电偶，此种热电偶是将热电极、绝缘材料连同保护管一起拉制成型，经焊接密封和装配等工艺制成的坚实的组合体。可做得很细、很长，可弯曲，外径小到1～3mm。主要特点是测量端热容量小、动态响应快、绕性好、强度高。 2．热电偶的种类： （1）标准型热电偶： 标准型热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶。标准热电偶有配套显示仪表可供选用。 国际电工委员会（IEC）向世界各国推荐了8种热电偶作为标准型热电偶。表2-1是它们的基本特性。热电偶名称的含义如下： 标准型热电偶及基本特性传感器课程设计报告—小型气象监测系统
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