1.設計任務和性能指標1.1設計任務在工農業生產、航天、氣象、環保等諸多領域，對環境濕度的監測與控制都已成為比較普遍的技術條件之一，但是在環境參數的測量中，因為受環境影響大，濕度是最難準確測量的參數。基于此背景本課題的目的是設計制作一個濕度測量儀，其基本功能是能夠檢測出某一環境的濕度并顯示，設計濕度的上下限閾值實現報警功能。
1.2性能指標
- 相對濕度測量精度：±5%
- 檢測范圍：0-100%
- 濕度設限范圍：10%-95%
- 電源：DC5V±10%
- 工作環境濕度：≦90%
- 四位數碼管實時顯示濕度檢測值
2.設計方案2.1任務分析考慮到濕度檢測是由傳感器把非電量轉化為電量，選用的HM1500傳感器輸出的是0-5V電壓，且電壓值穩定，受外部干擾小，因此可以直接把傳感器輸出電壓值經過A/D轉換器轉換的數據送給單片機進行分析與處理，此外還要進行數碼管顯示，按鍵，報警電路等設計。
總體方案框圖應該如圖1所示
圖1 總體方框圖
2.2 方案設計該系統主要由AT89C52單片機系統，溫濕度采樣電路，數碼管顯示電路和報警電路三部分組成。系統示意圖如圖2所示
圖2 系統示意圖
采用傳統的傳感器將濕度轉換成模擬的電壓信號，然后通過AD轉換為數字量。HM1500濕度傳感器是一種標準的模擬量濕度采集的傳感器，其內部通過采集的電壓信號放大為標準的輸出電壓，進入ADC0809芯片轉換，通過模擬量轉換為數字量以后，數字量輸入單片機進入顯示電路顯示，期間可以按下按鍵定點顯示此時刻濕度值，若此環境的濕度值低于或者超過設限范圍并進入報警電路，蜂鳴器能響起。具體方案設計框圖如圖3所示
圖3 具體方案設計框圖
3.系統硬件設計本設計的原理是一個基于單片機AT89C52與濕度傳感器HM1500等技術相結合主體，利用模擬濕度傳感器HM1500對某一環境的濕度進行檢測，實現對此環境濕度的測控，并將它的輸出由單片機的軟件對其進行校正處理所得到的結果最終送給四位數碼管顯示，切帶有濕度上下限的報警。系統原理圖如下
圖4 設計原理圖
3.1檢測電路設計實驗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電電極的陶瓷襯底上，導電機理為水分子的存在影響高分子膜內部導電離子的遷移率，形成阻抗隨相對濕度變化成對數變化轉換成相應的線性電壓信號輸出以制成濕度傳感器模塊形式。當傳感器的工作電源為+5V±5％時,濕度傳感器的輸出電壓為0.9V至2.7V，濕度為30％至90％RH。因為考慮到周圍空氣中的氣體成分可能影響傳感器測量的準確性，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、長期的使用壽命和可靠的穩定性。如下圖5是HM1500結構和外形，圖6是HM1500原理圖，圖7是HM1500傳感器的電壓量和百分值的關系以及算法。
圖5 HM1500結構和外形 圖6 HM1500原理圖
圖7 HM1500傳感器的電壓量和百分值的關系以及算法
3.2顯示電路和報警電路設計3.2.1顯示電路本設計使用并行輸入硬件譯碼靜態顯示電路，靜態顯示電路中，各位可獨立顯示，只要在該位的段碼線上保持段碼電平，該位就能保持相應的顯示字符。電路中采用了鎖存譯碼器MC14495將P1口低4位輸出的BCD碼譯成七段字型碼，利用P1口高四位做為各鎖存譯碼器的所存信號，實現穩定顯示。LED使用的是共陰極7段數碼管。原理圖如下
圖8 數碼管顯示原理圖
3.2.2報警電路原理如圖9所示
圖9 報警電路原理圖
4.系統軟件設計4.1主程序設計主程序原理流程圖如下
圖10 主程序流程圖
4.2 A/D轉換程序設計ADC0809模數轉換流程圖如下所示
圖11 A/D轉換流程圖
4.3監控程序設計圖12 監測程序流程圖
5.調試及性能分析5.1調試分析5.11軟件調試1、ADC0809需要外接時鐘，時鐘頻率為500KHz，用89C51單片機定時器溢出中斷產生500KHz的方波作為ADC0809的脈沖。
2、濕度檢測器軟件調試主要利用Proteus仿真，AD6電路板設計軟件和Keil編程軟件。首先在Keil編程環境下調試程序，編譯無誤后進行Proteus仿真，仿真通過之后，采用AD6進行電路板設計。
3、經最后的調試，軟件部分成功完成，并且把一開始的顯示做到了無陰影延時顯示的效果。
5.12硬件調試繼軟件調試成功之后，本次課程設計的濕度檢測器硬件電路主要是在AT89C52單片機系統開發板上進行設計，外加HM1500濕度傳感器和數碼管顯示器。首先用萬用板和杜邦線進行簡單搭建電路，調試成功之后進行電路板設計。
5.13系統功能調試在系統硬件和軟件設計的基礎上，通過對軟硬件的結合調試，濕度檢測器的設計方案得到了肯定，通過實物連接檢測得知，能夠檢測到環境中的濕度，并且能夠實時顯示，且具有溫濕度上下限報警功能。系統軟硬件結合調試如下圖
圖 系統整體調試圖
5.2性能分析HM1500濕度傳感器是一種靈敏度高，集成性強的傳感器，經過調試很多次后發現，其測量需要用一層干燥的紙包住其感應端，這樣使其在挪移過程中不會造成濕度值大幅度的變化，并且在很短的時間內穩定轉換環境的濕度值。
設計的濕度檢測測試儀應具有如下特點：
- 數據采集系統以單片機為控制核心，外圍電路鍵盤響應電路，無需要其他計算機，用戶就可以與之進行交互工作，完成數據的采集、存儲、計算、分析等過程。
（2）系統具有低功耗、小型化、高性價比等特點。
（3）從便攜式的角度出發，系統成功使用了數碼管顯示器以及小鍵盤。由單片機系統控制鍵盤和LED顯示來實現人機交互操作，界面友好。
（4）軟件設計簡單易懂。
6.總結經過了短暫的時間，我們終于完成了本次課設，這段時間的努力讓我們看到了小小的滿足與成就，雖然過程很波折，但結果很美麗。時間雖短，卻讓我們有了很多感觸。在大三的最后階段，讓我們能夠清楚的認識自己，了解自己的能力，在接下來的大四一年努力充實自己，彌補不足，為畢業提前做準備。在程序的設計與調試中我們重復了很多次也找到了平時學習中的很多漏洞，對于編程、設計還有很大的空間等待著我們去探索。
這次檢測技術課程設計雖然并不是很難，但確實是對我們這三年所學的知識以及自學能力的充分檢驗，在這段時間確實遇到了很多問題，技術的不過關，知識的不扎實，耐心、毅力的不充足，每一個問題都會是我們今后邁入職場的致命問題，所以這是一個重新檢測自我的好機會，這段時間我們看到了彼此的缺點與不足。雖然只是一次小小的課設，但是這種自主學習的能力卻是一種莫大的感染，所以感謝這次機會，感謝老師的指導，感謝這一次的成長！這一次我們知道了，不論什么時候，一定要向前，自主學習才是王道。
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附錄1 元器件清單
附錄2 系統仿真圖與原理圖附錄3 程序清單主程序
延時子程序
數碼管顯示子程序
整體程序
