基于单片机的无线温湿度控制系统__开题报告.doc
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1、中 北 大 学 毕业设计开题报告学 生 姓 名:xxx学 号:xxxxxxxx学 院、系:信息与通信工程系专 业:电子信息科学与技术设 计 题 目:基于单片机的温湿度无线控制系统指导教师:xxx2xxx 年 3 月 15 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计工作前期完成,经指导教师签署意见及所在系审查后生效;2开题报告容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册
2、)。文中应用参考文献处应标出文献序号,文后“参考文献”的书写,应按照国标GB771487文后参考文献著录规则的要求书写,不能有随意性;4学生的“学号”要写全号(如02011401X02),不能只写最后2位或1位数字;5. 有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”;6. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写,不得随便涂改或潦草书写。毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况,根据所查阅的文献资料,撰写2000字左右的文献综述:文 献 综
3、述一、课题研究背景和意义温度是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。在整个宇宙当中,温度无处不存在。湿度,表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少,则空气越干燥;水汽越多,则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度”。湿度表示气体中的水蒸汽含量,有绝对湿度和相对湿度两种表示方法。绝对湿度是一定体积的空气中含有的水蒸气的质量,一般其单位是克/立方米,绝对湿度的最大限度是饱和状态下的最高湿度;相对湿度是绝对湿度与最高湿度之间的比,它的值显示水蒸气的饱和度有多高。温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系,并且随着人们生活水平的提高,人们对自己的
4、生存环境越来越关注,而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响,所以对温度、湿度的检测及控制就非常有必要了。随着生产的发展,一个低成本和具有较高精度的温度湿度测量仪在许多领域会代替人工操作,环境温湿度的检测与调节仪器的设计和开发具有非常大的市场前景和实用价值。无线数据采集特别适用于复杂地形条件、高腐蚀性、建筑群、爆炸等场合,或者被采集对象是运动、旋转等情况。随着数字电路和射频电路制作工艺、低功耗电路、高能电池、微电子技术及集成电路技术的进步,无线通信技术取得了飞速的发展,无线通信的实现越来越容易,传输速度越来越快,可靠性越来越高,并且逐渐达到可以和有线网络相媲美的水平。无线传输越来
5、越多的被应用在工业及民用的数据采集上,解决了一些布线复杂、甚至无法布线的情况。无线方式具有如下几个显著的特点:传输介质采用的是电磁波,节省了架设电缆的所需的占地和各种花费及其给其他建筑的建设带来的不便,应用起来更加方便;在应用单片机编解码接口技术的无线通信系统中,采用多字节地址编码,收发器的数量不受限制;具有电路简单、功耗小、体积小、成本低等优点,非常便于使用;设计设施都很简便适合更换场合反复利用。二、国外的研究现状1 温湿度传感器集成温度传感器是目前应用围最广、使用最普及的一种全集成化传感器。其种类很多,大致可分为以下5类:1、模拟集成温度传感器;2、模拟集成温度控制器3、智能温度传感器;4
6、、通用智能温度控制器;5、微机散热保护专用的智能温度控制器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的,它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等,适合远距离测温、控温,不需要进行非线性校准,外围电路简单。它是目前在国外应用最为普遍的一种集成传感器,典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等1。 智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。目前,国
7、际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU);并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的,其智能化程度也取决于软件的开发水平。在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器,采用的是8位A/D转换器,其测温精度较低,分辨力只能达到1。目前,国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器,所用的是912位A/D转换器,分辨力一般可
8、达0.50.0625。由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨力智能温度传感器,能输出13位二进制数据,其分辨力高达0.03125,测温精度为0.2。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率,也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。 新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。另外,智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展,这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规化,所采用的总线主要有单线总线、I2C总线、SMBus总线和SPI总线2。湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。湿度传感器主要分为电阻式和电容式两种,产品的基
9、本形式都是在基片上涂覆感湿材料形成感湿膜。现在国市场上出现了不少国外湿度传感器产品,电容式湿敏元件较为多见,感湿材料种类主要为高分子聚合物,氯化锂和金属氧化物。目前,国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为Honeywell公司(HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型),Humirel公司(HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型),Sensiron公司(SHT11、SHT15型)。其测量围是(1%99%)RH,在55%RH时的电容量为180pF(典型值)。当相对湿度从0变化到100%时,电容量的变化围是163pF202pF。温度系数为0.04pF/,
10、湿度滞后量为1.5%,响应时间为5s。除电阻式、电容式湿敏元件之外,还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件(利用感湿膜重量的变化来改变振荡频率)、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。湿敏元件的线性度及抗污染性差,在检测环境湿度时,湿敏元件要长期暴露在待测环境中,很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性3-4。这些产品可分成以下三种类型:(1)线性电压输出式集成湿度传感器;典型产品有 HIH3605/3610、HM1500/1520。其主要特点是采用恒压供电,置放大电路,能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号,响应速度快,重复性好,抗污染能力强。(2)线性频率输出集成湿度传感器;典型产品为
11、HF3223型。它采用模块式结构,属于频率输出式集成湿度传感器,在55%RH时的输出频率为8750Hz(型值),当上对湿度从10%变化到95%时,输出频率就从9560Hz减小到8030Hz。这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或单片机、价格低等优点。(3)频率/温度输出式集成湿度传感器;典型产品为HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外,还增加了温度信号输出端,利用负温度系数(NTC)热敏电阻作为温度传感器。当环境温度变化时,其电阻值也相应改变并且从NTC端引出,配上二次仪表即可测量出温度值5。2002年Sensiron公司在世界上率先研制成功SHT11、 SHT15型
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