自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)濕敏電阻

1、成績(jī) 南京工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)題 目 基于濕敏電阻的濕度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課 程 名 稱(chēng) 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 院 系 電力工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 南京工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 課 程 名 稱(chēng) 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 院（系、部、中心） 電力工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 1課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的目的通過(guò)對(duì)本課程的設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握常見(jiàn)被測(cè)量的檢測(cè)原理、方法和技術(shù)，了解國(guó)內(nèi)外對(duì)這些工程量進(jìn)行測(cè)控的系統(tǒng)組建原理，通過(guò)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析，增強(qiáng)學(xué)生理解和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,逐步掌握根據(jù)具體測(cè)控要求、性能指標(biāo)設(shè)計(jì)出先進(jìn)測(cè)控系統(tǒng)的方法和技術(shù)。2課程設(shè)計(jì)題目及要求題目：基于濕敏電阻的濕度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：（1）濕度測(cè)試范

2、圍：0.1% 99%，測(cè)試精度：0.1%。（2）根據(jù)題意，明確被控對(duì)象的功能及性能指標(biāo)；（3）根據(jù)系統(tǒng)要求，選擇合適的濕度傳感器（盡量選擇實(shí)驗(yàn)室已有的傳感器）（4）設(shè)計(jì)傳感器測(cè)量電路；（5）選擇單片機(jī)的品種、型號(hào)，設(shè)計(jì)單片機(jī)的外圍測(cè)量電路；（6）計(jì)算有關(guān)的電路參數(shù)，有條件的情況下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)取，明確測(cè)量電路輸出與被測(cè)非電量的關(guān)系；（7）畫(huà)出系統(tǒng)總體框圖（8）畫(huà)出系統(tǒng)電路圖（9）系統(tǒng)分析與調(diào)試：（10）在說(shuō)明書(shū)中詳細(xì)說(shuō)明本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理及調(diào)試結(jié)果。3課程設(shè)計(jì)任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)、圖紙、實(shí)物樣品等要求(1) 給出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份；(2) 有條件的情況下盡量

3、給出必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；(3) 在說(shuō)明書(shū)中附上完整的系統(tǒng)電路原理圖（手畫(huà)或用PROTEL畫(huà)）。4主要參考文獻(xiàn)1、 李現(xiàn)明，吳皓編著.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20092、 徐仁貴.單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20013、 陳愛(ài)弟.Protel99實(shí)用培訓(xùn)教程.北京：人民郵電出版社.20005課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排起 止 日 期工 作 內(nèi) 容第1天布置設(shè)計(jì)任務(wù)，熟悉課題，查找資料；第2天結(jié)合測(cè)控對(duì)象，選擇合適的傳感器，理解傳感器性能；第3天選擇合適的單片機(jī)，設(shè)計(jì)其外圍電路；第4天設(shè)計(jì)電路參數(shù)，有條件情況下，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步理解測(cè)量電路輸入輸出關(guān)系；第5天設(shè)計(jì)答辯6成績(jī)考

4、核辦法平時(shí)表現(xiàn)30%，設(shè)計(jì)成果40%，答辯表現(xiàn)30%.教研室審查意見(jiàn)：教研室主任簽字： 年 月 日院（系、部、中心）意見(jiàn)：主管領(lǐng)導(dǎo)簽字： 年 月 日 目錄一總體方案6二各部分模塊說(shuō)明及接線(xiàn)71. A/D0809轉(zhuǎn)換器的原理72.AT89S52單片機(jī)的簡(jiǎn)介與接線(xiàn)73.濕度檢測(cè)電路94.輸入電路設(shè)計(jì)95.顯示電路設(shè)計(jì)106.濕度傳感器選型及原理圖10三系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)11四部分源程序12五小結(jié)13六參考文獻(xiàn)14一：總體方案濕度作為環(huán)境中的一項(xiàng)重要參數(shù)，在很多方面都起著重要的作用。本文中的基于A(yíng)T89S52單片機(jī)的濕度檢測(cè)儀就是針對(duì)這一需求而設(shè)計(jì)的。它綜合運(yùn)用了現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和通信技術(shù)以及

5、LCD顯示技術(shù)，可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的測(cè)量環(huán)境中的相對(duì)濕度。在此設(shè)計(jì)過(guò)程中，本設(shè)計(jì)綜合分析了不同用戶(hù)在不同場(chǎng)合的不同需求，經(jīng)研究之后，采用了AT89S52單片機(jī)為核心控制器件，A/D0809轉(zhuǎn)換器以高靈敏度濕度傳感器為數(shù)據(jù)獲取元件的方案。該設(shè)計(jì)主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件部分的設(shè)計(jì)，下面總體介紹設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)和軟硬件的總體設(shè)計(jì)方案。濕度測(cè)量電路由0809A/D轉(zhuǎn)換器和濕敏電阻組成，濕敏電阻阻值隨環(huán)境相對(duì)濕度的變化而變化，從而導(dǎo)致其兩端電壓的變化變化，由0809A/D把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，單片經(jīng)過(guò)軟件處理后，獲得相對(duì)電壓值和濕度值。鍵盤(pán)輸入電路與LCD顯示電路實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)的功能。ISP接口電路與PC機(jī)

6、的聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)下載程序等通訊功能。檢測(cè)儀的應(yīng)用軟件系統(tǒng)包括：主程序模塊、相對(duì)濕度檢測(cè)模塊、掉電存儲(chǔ)模塊，鍵盤(pán)和顯示模塊等。主程序的內(nèi)容包括：主程序的起始地址，中斷服務(wù)程序的起始地址，有關(guān)內(nèi)存單元及相關(guān)部件的初始化和一些子程序相互調(diào)用，主程序是整個(gè)程序的框架，決定了檢測(cè)儀的工作性能。 相對(duì)濕度檢測(cè)模塊主要是完成測(cè)濕度電路所得電壓與實(shí)際濕度的轉(zhuǎn)換，和對(duì)濕度數(shù)據(jù)的存鍵盤(pán)、顯示模塊完成檢測(cè)儀的檢測(cè)數(shù)據(jù)的顯示功能，反映出要檢測(cè)的的數(shù)據(jù)。本次設(shè)計(jì)采用HM1500濕度傳感器，A/D0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器，AT89S52單片機(jī)以及一些輔助電路。二：各部分模塊說(shuō)明及接線(xiàn)1. A/D0809轉(zhuǎn)換器的原理A/D0809轉(zhuǎn)

7、換器的原理接線(xiàn)圖AD0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，它是由一個(gè)8路的模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8 路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。些A/D轉(zhuǎn)換器是的特點(diǎn)是8位精度，屬于并行口，如果輸入的模擬量變化大快，必須在輸入之前增加采樣電路。2. AT89S52單片機(jī)的簡(jiǎn)介與接線(xiàn) AT89S52單片機(jī)的接線(xiàn)At89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線(xiàn)，看門(mén)狗

8、定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。2.1單片機(jī)晶振電路如下圖：2.2單片機(jī)復(fù)位電路如下圖3.濕度檢測(cè)電路 濕敏電阻是利用濕敏材料吸收空氣中的水分而導(dǎo)致本身電阻值發(fā)生變化這一原理而制成的。工業(yè)上流行的濕敏電阻主要有半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件，氯化鋰濕敏電阻，有機(jī)高分子膜

9、濕敏電阻： 濕度檢測(cè)電路4.輸入電路設(shè)計(jì)5.顯示電路設(shè)計(jì)采用LCD液晶顯示： 6.濕度傳感器選型及原理圖本系統(tǒng)直接測(cè)量的是某一個(gè)環(huán)境中的濕度，所用的傳感器是HM1500濕度傳感器，輸出電壓值，再通過(guò)ADC0809的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的數(shù)字量進(jìn)入單片機(jī)輸出數(shù)碼管顯示。實(shí)驗(yàn)采用的是集成濕度傳感器。傳感器的敏感元件采用的屬水分子親和力型和高分子材料濕敏元件。它的原理是采用具有感濕功能的高分子聚合物涂敷在帶有導(dǎo)電電極的陶瓷襯底上，導(dǎo)電機(jī)理為水分子的存在影響高分子膜內(nèi)部導(dǎo)電離子的遷移率，形成阻抗隨相對(duì)濕度變化成對(duì)數(shù)變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的線(xiàn)性電壓信號(hào)輸出以制成濕度傳感器模塊形式。濕敏傳感器實(shí)物、原理框圖

10、如圖2.2.1所示。當(dāng)傳感器的工作電源為+5V5時(shí),濕度傳感器的輸出電壓為0.9V至2.7V，濕度為30至90RH。因?yàn)榭紤]到周?chē)諝庵械臍怏w成分可能影響傳感器測(cè)量的準(zhǔn)確性，所以選擇HM1500濕度傳感器，其具有很高的靈敏度、良好的選擇性、長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。三系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì) 主程序流程圖設(shè)計(jì)方案： A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖方案：四部分源程序voidstart()sda=1;delay(5);sck=1;delay(4);sda=0;delay(2);voidstop()sda=0;delay(4);sck=1;delay(4);sda=1;delay(4);voidresponse

11、()uchari;while(sda=1&i=200)i+;sck=1;delay(5);sck=0;voidwrite_shj(ucharsj)uchartemp,j;temp=sj;sck=0;delay(4);for(j=0;j8;j+)temp=temp1;sda=CY;sck=1;delay(4);sck=0;delay(5);sda=1;ucharread_shj()uchark,n;sck=0;delay(4);for(k=0;k8;k+)n=(n1)|sda;sck=1;delay(5);sck=0;delay(5);return(n);voidwrite(ucharqjnbd

12、z,uchardate)start();write_shj(0xa0);response();delay(2);write_shj(qjnbdz);response();delay(2);write_shj(date);response();delay(2);stop();ucharread_I2C(ucharqjnbdz)ucharshuju;start();write_shj(0xa0);response();delay(2);write_shj(qjnbdz);response();delay(2);start();write_shj(0xa1);response();delay(2);

13、shuju=read_shj();stop();return(shuju);五小結(jié) 該檢測(cè)儀適用于需要對(duì)溫濕度實(shí)時(shí)檢測(cè)的多種場(chǎng)合。由于采用了測(cè)量范圍廣、精度高、響應(yīng)速度快的電阻式濕度傳感器來(lái)進(jìn)行濕度采樣，因此該檢測(cè)儀基本上達(dá)到技術(shù)指標(biāo)中對(duì)相對(duì)濕度測(cè)量精度和分辨力的要求。 該檢測(cè)儀在濕度的線(xiàn)性化上用的時(shí)間可能會(huì)稍長(zhǎng)一些。但是AT89S52單片機(jī)工作頻率較高，并且只有環(huán)境濕度較高時(shí)才會(huì)出現(xiàn)處理時(shí)間延長(zhǎng)現(xiàn)象，因此并不影響檢測(cè)儀的實(shí)時(shí)檢測(cè)指標(biāo)。 在這次設(shè)計(jì)中本設(shè)計(jì)也遇到不少問(wèn)題，也正是對(duì)這些問(wèn)題的逐步解決該檢測(cè)儀順利設(shè)計(jì)完成。本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)主要面臨著硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的兩大問(wèn)題，以及硬件和軟件的結(jié)合。軟件設(shè)計(jì)中面臨的主要問(wèn)題是環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)的采集方法。在指導(dǎo)老師的悉心輔導(dǎo)下和查閱大量資料之后，然后采用了AT89S52單片機(jī)并配合其它一些元器件的硬件設(shè)計(jì)方案，使以上問(wèn)題得到了很好改善 。 此檢測(cè)儀還可以與溫度濕度發(fā)生裝置連接來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度濕度的調(diào)整功能，加上報(bào)警裝置后就可以對(duì)環(huán)境溫度超過(guò)上下限時(shí)發(fā)出警報(bào)，本設(shè)計(jì)序能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度的同時(shí)檢測(cè)功能。 由于這次設(shè)計(jì)的時(shí)間較短，該檢測(cè)儀的主要功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，