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51单片机驱动DS18B20+HS1100:洁净环境的高精度温湿度计设计
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更新于2023-03-03
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本文档主要介绍了基于51单片机的DS18B20和HS1100温湿度计的设计方案。设计目标是开发一个能够在室温至90度以上测量温度,1%-100%范围内测量湿度的设备,要求温度精度不低于0.5℃,湿度精度不低于1%。设计过程中,作者对比了两种不同的温湿度测量方法:接触式与非接触式。 首先,由于环境条件限制(洁净常温),作者选择了电子式传感器,包括温度传感器DS18B20和湿度传感器HS1100。DS18B20是一种宽温范围的单线接口温度传感器,能够提供精确的-55℃至+125℃温度读数,精度为0.5℃,而HS1100电容式湿度传感器则专用于湿度测量,范围为1%-99%RH,精度为2%RH,响应速度快于传统的干湿球测湿法。方案二的复杂性虽然较高,但提供了更广泛的测量范围和更好的精度,因此被选为最终方案。 在显示模块的选择上,文中提到了两种备选项:8位数码管和1602液晶显示。数码管优点在于亮度高、色彩鲜明,但信息容量有限。相比之下,1602液晶显示支持16x2字符,能够满足显示需求,操作更为便捷,因此最终选定1602液晶作为显示模块。 此设计方案注重了测量精度和适用性,通过DS18B20和HS1100的组合,实现了温湿度的精确测量,并通过1602液晶显示模块实现了实时、清晰的数据显示,满足了设计的需求。这种基于51单片机的温湿度计设计在工业控制、家庭自动化等领域有着广泛的应用潜力。
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温湿度计
1 总体方案设计
设计思路:通过对温度和湿度比较敏感的元件将温度和湿度的变化加一定的
电路转化为单片机能够采集的数据信息,通过单片机的处理,在人机显示模块
上实时显示出温度值和湿度值,温度测量范围要从室温到 90 度以上,湿度测量
范围要从 1%-100%,温度精度要不低于 0.5,湿度精度要不低于 1%。
1.1 方案选择与论证
测量温度的方法有两种,一种是接触式、另一种是非接触式:
接触式测量的主要特点是:方法简单、可靠,测量精度高。但是由于测温元件
要与被测介质接触进行热交换,才能达到平衡,因而产生了滞后现象。同时测
量体可能与被测介质产生化学。此外测量体还受到耐温材料的限制,不能应用
于很高温度的测量。非接触式测温是通过接收被测介质发出的辐射热来判断的。
其主要特点是:测温原则上不爱限制;速度较快,可以对运动休进行测量。但
是它受到物体的辐射率、距离、烟尘和水汽等因素影响,测温误差较大。而对
于湿度,现代湿度测量方案最主要的有两种:干湿球测湿法,电子式湿度传
感器测湿法
在本设计中温湿度计是在洁净及常温的场合使用,所以选用电子式传感器
对温湿度的测量用温度传感器和湿度传感器,
1.1.1 对温湿度的测量方案选择
方案一:温湿度一起采样,选用DHT11数字式温湿度传感器,DHT11数字
温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。并且是单
线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗,信号传
输距离可达20米以上,测量湿度范围是20-90%RH,精度+-5%温度为0—
50℃,精度为2℃。
方案二:温湿度采样分开,用温度传感器DS18B20和湿度传感器HS1100采
集,独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯,零待机功耗,测温范围-
55~+125℃,以0.5℃递增.HS1100电容式湿度传感器测量范围为1-
99%RH,精度为2%RH,响应时间小于5s。
比较方案一和方案二:方案一测量方便,但测量范围和精度不够,方案二制作要复杂一些,
但测量范围和精度相对较高,经分析选择方案二。
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