安诗曼-精芯除湿·致净生活环境温度湿度系统化解决方案供应商

设备选购服务热线:133-6050-3273

工业除湿机

基于AT89C51的湿度检测系统设计与研究

栏目:行业新闻 编辑:CEO 来源:网络 热度:0 日期:2022-10-19 09:45:04
信息摘要:
摘要:人工气候室是在环境试验、科学研究(诸如种养殖、植保、组培、生物工程)等领域应用广泛的实验设备。它能模拟自然界的各种气象条件,按照实验要求精确控制室内的温度、湿度、光照以及CO2等指标,复现各种气候环境。为研究不同物种的生长、发育、生理、生化过程创造了环境条件。因此,人工气候室广泛应用在科研、现代农业、医药、冶金、化工、林业、环境科学及生物遗传工程等领域。在人的日常生活中,人的

基于AT89C51的湿度检测系统设计与研究

基于AT89C51的湿度检测系统设计与研究

  摘要:人工气候室是在环境试验、科学研究(诸如种养殖、植保、组培、生物工程)等领域应用广泛的实验设备。它能模拟自然界的各种气象条件,按照实验要求精确控制室内的温度、湿度、光照以及CO2等指标,复现各种气候环境。为研究不同物种的生长、发育、生理、生化过程创造了环境条件。因此,人工气候室广泛应用在科研、现代农业、医药、冶金、化工、林业、环境科学及生物遗传工程等领域。

  在人的日常生活中,人的居住空间也是一个人工环境。空气污染,直接威胁人的身体健康;噪音污染,影响人的情绪、工作、休息、饮食,可以导致神经衰弱;温度过热、过冷,导致人的不适,耗费电能;空气过湿,将使人们感到沉闷和窒息;空气过燥,又会使人的口腔感到不适,甚至可能发生咽喉炎等疾病。如果能系统自动控制这个最常见的空间,人的生活将更舒适。所以说,这是一个很有发展前途的课题,国内外学者已经进行了相关系统的研制[3]、[5]。本文也就其中最难测量的物理量——湿度进行研究。

  1湿度检测的原理无线

  本系统通过单片机AT89C51[1]及其各种接口电路来实现湿度的检测。其工作原理是:电容式相对湿度传感器的容值随着湿度的变化而线性的变化,通过信号检测和转换电路将变化的电容转换成与之对应的变化的电压,再由A/D转换器把模拟电压信号转换为数字信号并送入到单片机中,单片机对采集到的信号进行滤波处理并通过查表得到实际测量的湿度值,之后通过单片机的各外部接口电路显示该湿度值,或通过其与上位机的接口把此值送入到上位机进行保存及打印等操作。

  2系统的硬件构成及功能设计

  本系统的湿度传感器采用高精度的HS电容式相对湿度传感器[2],它采用电容式湿度敏感元件,其特点是尺寸小、响应时间快、线性度好、温度系数小、可靠性高和稳定性好。在相对湿度为0%~100%RH范围内,电容量由162pF变到200pF时,其误差不大于±2%RH,而且响应时间小于5s,温度系数为0.04pF/℃,可见该湿度传感器受温度的影响是很小的。为了保存数据的原始记录,

  AT89C51单片机作为检测仪的核心部分。主要负责将A/D转换模块采集到的数据进行处理并送至LED显示模块实时显示;响应键盘输入,查看或修改用户设定的湿度上限值。文献[4]采用DSP实现了温湿度控制器的设计,但是由于DSP的价格较高,不宜应用在各种场合中。

  2.1A/D转换

  A/D转换电路负责把模拟电压信号转换为数字信号,本系统采用了以10位开关电容逐次逼近A/D转换器为基础而构造的CMOSA/D转换器TLC1549,它具有片内采样-保持电路,还有差分高阻抗基准电压输入,抗干扰,可按比例量程校准转换范围,总不可调整误差达到±1LSBMax(4.8mV)等特点。它通过一个三态输出端(DATAOUT)和2个输入端(包括I/OCLOCK(I/O时钟)和CS(片选))与AT89C51的P10~P12接口相连,这样不仅简化系统的设计,减少电路板的占用面积,而且提高了可靠性,分辨率也较高。

  2.2看门狗复位

  看门狗复位电路选用X芯片。它集断电数据保存功能、看门狗功能、上电掉电复位功能、电源电压监控功能于一身,这种组合大大简化了硬件设计,降低了成本和系统功耗。当系统故障时,在选定的超时时间之后,X的看门狗将以RESET信号作为响应,利用X低VCC检测电路,可以保护系统使之免受低电压的影响;当VCC降到最小VCC转换点以下时,系统复位一直到VCC返回规定值且稳定为止。

  2.3串口通信

  为了对采集到的数据进行进一步的处理,需要将数据从单片机传送至计算机。AT89C51具有串行通讯接口(SCI),SCI是为能与CRT终端及计算机等外设通讯的全双工异步系统,本系统采用RS-232-C接口方式,传送波特率为9600比特。接口芯片采用MAX232,这种芯片可以实现TTL电平和RS-232C接口电平之间的转换,也就是可以把5V电平表示为“1”,0V电平表示“0”的逻辑,转换成-3~15V电平表示“1”,+3~15V电平表示“0”的逻辑,从而解决了由于PC机的串行口是RS-232C标准的接口,其输入输出在电平上和采用TTL电平的AT89C51在接口时会产生电平不同的问题。因此PC机和AT89C51单片机串行通信便可以顺利进行。

  2.4键盘控制

  键盘电路是单片机应用系统最常用的人机接口电路,用它可以完成湿度值的设定、移位、加1、减1、清零、前翻页、和后翻页等功能。但它往往要占用较多的I/O端口。在本湿度检测系统中,除了把一个独立的按键用作开始键外,利用了一种新型的键盘电路,它可以最大限度地减少键盘电路对I/O端口的占用。

  这种电路可以使按键次数达到16个,其软件处理使用了端口访问和扫描检测两种方法,同时由于采用了组合逻辑来直接对端口进行读取,因此极大地简化了程序的处理过程,同时也节省了宝贵的存储器和CPU运算资源。

  在本系统中,由于该湿度计还要进行信息的实时显示,所以设计了LED显示电路。该电路由三端可调集成稳压器(LM317)、晶体管(NPN)、串行输入/8位并行输出的移位寄存器(74LS164)、显示器(共阳极LED)和电阻构成。

  该显示控制电路中单片机串行口工作方式为0,即为8位移位寄存器,TXD为同步信号输出端,RXD为串行数据输出端,选用在串行口接串行输入/8位并行输出的移位寄存器74LS164来驱动LED显示器。但是由于74LS164无并行输出控制端,在串行输入过程中,其输出端的状态会不断变化,故在某些使用场合,在74LS164与输出装置之间还应加上可控的缓冲级(如三态缓冲器74LS244),以使串行输入过程结束后再输出。而这里是通过控制NPN晶体管的导通与截止和LM317,来控制显示器(LED)共阳极电位的高低,从而控制显示器的亮暗,也就是在数据传输过程中显示器暗、在数据传输结束时显示器亮。由于74LS164在低电平输出时,允许通过的电流可达8mA,故不需要再加驱动电路。通过电位器RP2调整脚2的输出电压,可使LED的显示亮度均匀在线可调,而且可以节约大量限流电阻。

  2.6时钟控制

  系统时钟由实时日历时钟芯片PCF8563提供,该芯片是一款工业级内含I2C总线接口功能的具有极低功耗的多功能时钟/日历芯片。PCF8563的多种报警功能、定时器功能、时钟输出功能以及中断输出功能能完成各种复杂的定时服务。内部时钟电路内部振荡电路内部低电压检测电路(1.0V)以及两线制I2C总线通讯方式,不但使外围电路及其简洁,而且也增加了芯片的可靠性。

  为了使单片机在将湿度值提供给显示器显示的同时能将转换后的数据存入外部数据区供批处理打印和主系统共享或以备传输和处理之用,在电路中还扩展了一片16K的ATMEL公司的E2PROM存储卡——AT24C16。单片机将数据采集处理后,读取PCF8563时间数据与采集到的数据一同存储到AT24C16中。

  2.7电源控制

  电源电路是给电子设备提供必要的电源能量的电路,就输入和输出而言,在集成电路中主要使用的是由交流(AC)220V,50/60Hz的市电转换成直流电。该部分电路由降压、整流、滤波、稳压四部分组成。

  在设计稳压部分时,根据电路对电源要求的不同而选择不同的稳压电路,由于A/D转换器(TLC1549)、看门狗定时器(X)、三端可调集成稳压器(LM317)、单片机(AT89C51)要求电源电压的稳定性较高,所以采用了三端固定式集成稳压电路(78H05);由于测量电路和频率/电压转换器对电源要求不太高,所以分别采用稳压管给它们供电;由于A/D转换器的基准电压(REF+)对电源要求非常高,所以采用精密基准电压源(LM336-5.0V)供电。

  3湿度检测和传送电路的设计

  湿度检测和传送电路的作用是将被检测出的湿敏元件参数的变化转化成电压变化使其能满足A/D转换电路的要求。该部分电路由自激多谐振荡器、脉宽调制电路和频率/电压转换器LM2917电路组成。

  LM2917是一种单片集成频率/电压转换器,芯片中包含了一个高增益的运算放大器/比较器,内含的转速计使用充电泵技术,对低纹波具有频率倍增功能。虽然如果对频率量f直接由单片机系统进行频率检测,而省去f/v转换和A/D转换是可行的。但对于电容放大后,使得7555时基IC的输出频率在6~4.48kHz,总有一基值频率为4kHz,使得直接测频计数的有效位减少。再者电容放大器又存在温漂问题使得频率值有所波动。造成测量误差而影响精度。因此本检测系统还是选用了f/v转换和A/D转换电路。

  4系统软件设计

  湿度检测系统是一个智能化的系统,它的软件所完成的功能主要包括:

  

  ①采样:单片机AT89C51能够控制TLC1549正常工作采样的采样程序。

  ②显示:单片机AT89C51把采样来的数据经过滤波、二—十进制转换并以十进制4位精度显示的程序。

  ③通信:单片机AT89C51能够把显示的数据通过串行通信口传送到管理级的上位IBM-PC机,然后上位机把接收的数据进行处理。

  5结论

  本系统采用了高精度的电容式相对湿度传感器,在系统运行稳定时,湿度测量范围为0~100%RH。系统还充分利用了AT89C51单片机自身的软硬件资源,具有智能化、可编程、小型便携等优点,因此只要选用不同的湿度传感器,并修改相应的软件控制程序,本检测系统就可应用在环境保护、工业控制、农业生产以及军事等方面,可见其具有非常广泛的应用前景。由于该系统主要是湿度的检测而涉及湿度的控制比较少,所以在控制方面有待进一步研究。

  参考文献

  [1]余永权.ATMEL89系列单片机——应用技术[M].北京:北京航空航天大学出社,2002.4

  [2]单成祥.传感器的理论与设计基础及其应用[M].北京:国防工业出版社,1999.8

  [3]Takakura.Climatecontroltoreduceenergyinputs[J].ActaHort.1989(245):406-415

  [4]黄德胜、吴星明、刘敏.基于DSP的数字化温湿度智能控制器设计[J].微计算机信息.2003,19(5):18-26

  [5]金伟正.温湿度检测控制系统的研制[J].电子与自动化.2000(2):25-27

咨询热线

133-6050-3273

最新资讯

固原别墅地下室空气除湿机生产商

固原别墅地下室空气除湿机生产商

固原别墅地下室空气除湿机生产商相关信息:待过固原的朋友都知道,夏季固原湿度挺大的尤其别墅地下室由于前些日子房价长得很快,不少人计划合理利用别...
固体转轮式除湿器,solid rotary dehumidifiers,音标,读音,翻译,英文例句,英语词典

固体转轮式除湿器,solid rotary dehumidifiers,音标,读音,翻译,英文例句,英语词典

mgl-140枪榴弹发射器在日前举行的伦敦dsei国际军事装备展览会上,南非milkor公司的子公司--“milkor美国”展出了一种新型的...
固体干燥剂除湿装置及原理

固体干燥剂除湿装置及原理

固体吸附剂除湿装置主要有固定床和干燥转轮等类型,其中固定床又分间歇型和连续切换型两种。干燥转轮由于运行维护方便,能够实现连续除湿操作,因而研...
围观除湿机空气净化器选购技巧

围观除湿机空气净化器选购技巧

在我们生活中有很多高科技产品的出现为人们提供了便利,除湿机空气净化器就是一种功能强大的家用电器产品,如今人们都倡导的绿色健康生活就可以通过除...
围观!梅雨季防潮除了除湿器还有这些妙招

围观!梅雨季防潮除了除湿器还有这些妙招

海宁华联大厦,市民在询问除湿器。六月阴雨连绵,家里湿气重,衣服难干。这几天,海宁华联大厦除湿机销量明显增多。那么,如何给自己家挑一款性价比高...
因朵智能净化除酸型加湿除湿一体机CJS-HP160B  使用微信扫描二维码分享朋友圈,成交更快更简单!

因朵智能净化除酸型加湿除湿一体机CJS-HP160B 使用微信扫描二维码分享朋友圈,成交更快更简单!

档案库房净化除酸型除湿加湿一体机产品简介:CJS-HP系列净化除酸型除湿加湿一体机是档案库房恒湿净化不错的方式。净化除酸型除湿加湿一体机经我...

推荐资讯

冷却除湿机 Storm Ultra 移动式空气嵌入式

冷却除湿机 Storm Ultra 移动式空气嵌入式

这款紧凑、高质量的除湿机以其出色的可用性和设计提供了最佳体验。其高质量的滚塑聚乙烯外壳和金属手柄可在恶劣的环境中进行干燥维修,加上一系列方便...
红酒酒窖控温控湿就用恒温恒湿机

红酒酒窖控温控湿就用恒温恒湿机

红酒酒窖控温控湿就用恒温恒湿机:红酒现在已经很常见了,不管是附庸风雅还是学老外或者是养生,大家都会喝点,在一些聚会场所,如果有女性出现,那么...
过氧化氢空间灭菌器,疫情防控消毒有方

过氧化氢空间灭菌器,疫情防控消毒有方

过氧化氢空间灭菌器,疫情防控消毒有方技术动态自疫情防控以来,对于各级医疗卫生机构来说,最为重要的一项工作就是终末消毒,尤其是医院的发热门诊、...
请对二手家用除湿机说“不”

请对二手家用除湿机说“不”

请对二手家用除湿机说“不”:今年的天气很怪,以往这个时候已经是烈日炎炎了,但是今年确是雨水绵绵,格外缠人。这样的天气对于一些居住在楼层低的人...
一种石墨烯衣橱、橱柜内部干燥除湿器的制作方法

一种石墨烯衣橱、橱柜内部干燥除湿器的制作方法

本实用新型涉及干燥、除湿器技术领域,尤其涉及一种石墨烯衣橱、橱柜内部干燥除湿器。背景技术:市场现有的衣橱、橱柜内部干燥除湿器大多采用在一个中...
回南天家具防潮绝招

回南天家具防潮绝招

板式家具这种家具本身是有防水、防潮处理的,但板式家具的接口位会因潮湿而膨胀变形,甚至开裂。我们重点照顾的地方是在他们的封边处,这些地方一旦没...

热门资讯

医药用品如何防潮除湿?

医药用品如何防潮除湿?

随着中国经济的飞速发展,人民的生活水平越来越高,家用保健药品和社会的老龄化程度也越来越高。随着老年人在家庭所占比例的增加,家庭的必备药也在增...
容积36L复层式恒温恒湿试验箱参数

容积36L复层式恒温恒湿试验箱参数

复层式恒温恒湿试验箱可分为两层式恒温恒湿试验箱、三层式恒温恒湿试验箱。适用于实验室空间有限用,或测试样品数量之多。一台设备上设计有两个或三个...
医药快速除湿防潮箱

医药快速除湿防潮箱

在南方每年清明过后,就是连续不断的霉雨阴天。如果医用药品没有做好对应防潮处理,一下就会让湿气侵蚀,导致药用药品药效降低或者直接不能吃。所以在...
医药包装车间为什么要使用转轮除湿机

医药包装车间为什么要使用转轮除湿机

医药包装车间对环境湿度要求极为严格,包装车间净化工程温度与湿度洁净室温度和相对湿度应符合药品生产工艺,温度:100级及1万级取20~23~C...
固原别墅地下室空气除湿机生产商

固原别墅地下室空气除湿机生产商

固原别墅地下室空气除湿机生产商相关信息:待过固原的朋友都知道,夏季固原湿度挺大的尤其别墅地下室由于前些日子房价长得很快,不少人计划合理利用别...
家装恒温系统多少钱

家装恒温系统多少钱

@蓝缸荆:谁说说家用恒温空调一般要多少钱-:恒温恒湿空调的价格取决于品牌,型号,不同品牌,不同型号的恒温恒湿空调价格也不一样.价格区间从50...

热点资讯

安诗曼除湿机怎么样

安诗曼除湿机怎么样

在南方特别是沿海城市的春秋季里,非常容易出现返潮的现象,也就是广东人俗称的“回南天”。在这种天气里,家中的地板、墙面都是潮湿的,甚至会滴水,...
米粉烘干除湿一体机,米粉烘干没难题。

米粉烘干除湿一体机,米粉烘干没难题。

米粉是南方一道有名的特色美食,经过多重的工序压制而成,质地柔韧、富有弹性,吃起来特别的爽滑入味。广受消费者的追捧,从南方到北方,在一些卖米粉...
转轮除湿机最大的优势有哪些

转轮除湿机最大的优势有哪些

现在为了更好的适应大家对于抽湿机的要求。又有了不同种类的抽湿机出现了。在众多类型的抽湿机中,有一种叫做转轮除湿机的非常的受欢迎,在众多抽湿机...
除湿机选得好,回南天没烦恼

除湿机选得好,回南天没烦恼

如果干燥能让你抓狂,那么潮湿也是。为什么我的眼里常含泪水?因为回南天来了。我国地域广阔,南方多在亚热带区域,亚热带季风(南风)从海上吹来,把...
上海瑞士风BONECO除湿机维修24小时厂家报修

上海瑞士风BONECO除湿机维修24小时厂家报修

上海瑞士风除湿机故障报修客服预约热线021-522?公司服务热线:上海24小时报修网点:上海瑞士除湿机维修中心只要您拨打一个电话,剩下的由我...
两种加湿机滴水原因分析

两种加湿机滴水原因分析

两种加湿机滴水原因分析:现代工业生产需要控湿,而加湿是控湿的一种方式,加湿空气的设备种类很多,其中以高压微雾加湿机跟超声波加湿机最为常见,也...