发布时间 : 星期五 文章基于单片机的环境温湿度光照度检测装置设计毕业设计更新完毕开始阅读6f9a2d62f4335a8102d276a20029bd64783e62e8
公司研制的一款数字化温度传感器，支持“一线总线”接口，即只通过一根信号线完成数据、地址和控制信息的传输。该器件只有3个引脚(即电源VDD、地线GND、数据线DQ)，且不需要外部元件，内部有64位光NROM，64位器件序列号出厂前就被光刻于ROM中，可作为器件地址序列码，便于实现多点测量。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。该电路的检测温度范围为-55～+125℃：精度为±0.5℃(在-10℃～+85℃范围)；可以分别在93.75ms和750 ms内完成9位和12位的数字温度值读入。 系统有如下特点：
(1)不需要备份电源，可通过信号线供电； (2)送串行数据，不需要外部元件； (3)零功耗等待；
(4)系统的抗干扰性好，适合于恶劣环境的现场温度测量，如环境控制、设备过程控制、测温类消费电子产品等。
考虑到硬件设计的性价比，综合本系统需要满足的技术指标我们选择方案三。
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
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随之发生变化而进行湿度测量的。
方案一：采用CHR-01湿敏电阻。CHR-01湿敏电阻适用于阻抗型高分子湿度传感器，它的工作电压为交流1V，频率为50Hz~2kHz，测量湿度范围为20%~90%RH，测量精度±5%，工作温度范围为0~+85℃，最高使用温度120℃，阻抗在60%RH（25℃）时为30（21~40.5）KΩ。采用555时基或RC振荡电路，将湿度传感器等效为阻抗值，测量振荡频率输出，振荡频率在1k Hz左右。
方案二：采用DHT11数字温湿度传感器，这款传感器和Sensiron公司研制的SHT1X同属一个系列只是测量精度上不同，这是一款含有已校准熟悉信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在即为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中药调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。
综合比较，方案一需要很好地解决引线误差补偿、多点测量切换误差和放大电路零点漂移等问题，需要在接口上需要A／D转换器，因而造成结构复杂且成本高，调试也繁琐，测量温度的精度也很低，方案二把以上的功能都集成在芯片里面，数字输出，可直接和mcu相连，电路结构简单，精度高，虽然也有温度检测
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的功能，但其精度没有DS18B20高，所以只用它的湿度检测功能。相比较，选择方案二。
2.3光照度传感器的选择
方案一：利用光敏二极管和光敏三极管作为感光元件，把光信号转化为电信号，之后通过A/D转换成数字信号传输给控制单元，在黑暗的环境下光敏电阻的电阻值很大，导电性降低，受光线照射后，电阻值降低，导电性增强。常用的光敏器件有光敏二极管和三极管，作光照传感器使用时，一般和一个电阻相串联，接入到电桥电路中去。
方案二：选用硅光电池作为光照度传感器的转换元件，将光照强度转化为电流信号，再通过运算放大器转化为电压信号输出。测量范围：0.1～199.9klx；准确度：测量值的4％；线形误差：测量值的0.2％，输出信号：0~5V。硅光电池的短路电流与光照度成线性关系。
方案三：采用集成数字式光照传感器TSL2561，TSL2561是光-数字转换器，它将光强转换成数字信号输出，具有直接I2C接口或者SMBus接口。每个设备都连接一个带宽的光敏二极管和在单独CMOS集成电路上的一个红外响应的光敏二极管，这个集成电路具有提供20bit动态范围的近-适光响应的能力。两个集成的ADCs将光敏电流转换成一个数字输出，这个数字输出表示测量每一个通道的发光。与控制单元的连接可省去A/D转换
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相连。
方案一电路复杂，虽价格方面有优势但测量精度不能保证，误差较大。方案二硅光电池成本较大，硬件电路的组成也比较复杂，方案三是集成式的数字传感器，电路简单，厂家出厂的时候就确保了精度，满足设计的需求，因此选用方案三。
2.4 单片机的选择
在多数电子设计当中，基于性价比的考虑，8位单片机仍是首选。目前，8位单片机在国内外仍占有重要地位。在8位单片机中又以MCS－51系列单片机及其兼容机所占的份额最大。MCS－51的硬件结构决定了其指令系统不会发生变化，设计人员可以很容易的对不同公司的单片机产品进行选型，他们只需将重点放在芯片内部资源的比较上。
方案一：采用AT89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KBROM存储空间，能于3V的超低压工作，而且与MCS-51系列单片机完全兼容，但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。
方案二：采用AT89S52片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KB ROM存储空间，同样具有89C51的功能，且
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