基于STM32的温湿度数据采集系统设计和实现 计算机专业.docx

第77页 目录 目录 I 摘要 I Abstract II 第一章 绪论 1 1.1温湿度传感器的背景及意义 1 1.2温湿度传感器国内发展现状 1 1.3温湿度传感器的发展趋势 2 第二章 温湿度原理及相关技术 3 2.1温湿度传感器 3 2.1.1温度传感器 3 2.1.2 湿度传感器 4 2.1.3 温湿度传感器物理参数及定义 5 2.2温湿度传感器的选型 6 2.3 SHT21简述 7 2.3.1 SHT21介绍 7 2.3.2 SHT21通信原理 8 第三章 系统硬件设计 12 3.1 系统硬件设计主要框架 12 3.2 STM32芯片的功能描述 13 3.2.1接口 14 3.2.2 STM32芯片接线图 16 3.3 SHT21温湿度传感器 17 3.4 LCD160显示屏 18 3.4.1 参数及引脚定义 19 3.4.2 LCD1602接线图 23 3.5. 系统复位 23 3.5.1系统复位功能作用 23 3.5.2 系统复位工作原理 24 3.6 电源模块 24 第四章 系统软件设计 26 4.1软件平台简述 26 4.2系统软件程序流程框图 27 4.3 主程序模块 29 4.3.1 主函数 30 4.3.2 显示函数 30 4.3.3 计算函数 31 4.4 SHT21传感器 31 4.4.1 I2C协议函数 32 4.4.2 延迟函数 35 4.5 LCD1602显示屏 36 4.5.1 写指令函数 37 4.5.2 写数据函数 38 4.5.3 温湿度值得显示函数 38 4.5.4 延迟函数 39 第五章 系统仿真 41 5.1 仿真软件介绍 41 5.2 电路仿真 41 第六章 总结与展望 44 致谢 45 参考文献 46 附录 47 摘要 随着当代社会的快速的发展，人们把越来越多的科学技术应用于各个领域。温湿度的采集是作为自动化科学中一个必须掌握的检测技术，也是一项比较实用的技术。在温室大棚中确保农业高效生产的重要便是对温湿度、二氧化碳浓度等外部参数的实时与及时准确而精确的监测和协调与调节，同时在文物保护方面，文物对于温湿度非常敏感的，及时检测和对温湿度的变化做出正确的反应，也长久保护文物的一种必要手段。 数据采集是获取信号对象信息的过程。本次设计设计中实现了一个基于STM32F103的SHT21温湿度检测系统设计。通过选择了STM32F103微控制器作为主控芯片和SHT21温湿度传感器来实现对温湿度数据进行采集；在lcd显示屏上显示出温度和湿度，目的是实现温湿度的采集和显示同时本次设计目的是提供方法进行可行性研究。这样的设计不仅能实时准确地测量出我们需要的温度和湿度数据，而且还可以快速反应和显示周围环境的变化。 关键词：STM32F103，sht21温湿度采集，程序设计 Abstract With the rapid development of modern society, more and more science and technology are applied in various fields. The collection of temperature and humidity is a technology that must be mastered in the automation science, and it is also a practical technology. In the greenhouse to ensure efficient agricultural production in the important is the external parameters of temperature, humidity and carbon dioxide concentration real-time and timely and accurate monitoring and coordination and regulation, and in the protection of cultural relics, artifacts are very sensitive to temperature and humidity, the timely detection and the temperature and humidity changes to make the correct response, long-term protection of cultural relics of a necessary tool. Data acquisition is the process of acquiring the information of the signal object. The design of a SHT21 temperature and humidity detection system based on STM32F103 is implemented in this design. Through the choice of STM32F103 microcontroller as the main control chip and SHT21 temperature and humidity sensors to achieve for temperature and humidity data acquisition; in the LCD screen display of temperature and humidity to achieve temperature and humidity acquisition and display at the same time the design objective is to provide a method to conduct a feasibility study. This design not only can accurately measure the temperature and humidity data in real time, but also can quickly respond to the adverse changes in the surrounding environment. Keywords: STM32F103, SHT21 temperature and humidity acquisition, program design 第一章 绪论 1.1温湿度传感器的背景及意义 我们依靠感觉器和借助感觉器官等为了从外界获得更多和更新的信息，可是仅仅如此是远远不够的。这样就需要工具即传感器为了了解此种状况，因此传感器被我们当做人体内的附加感觉器官，各种的环境各种的传感器。 经研究调查，我们的体感并不是受仅仅受无温度和湿度的影响，温度和湿度有着密不可分与不可分离的联系，结果就会受到两者相连系的影响，固在一定的温度条件下，空气中就会保持相应的稳定的湿度和温度，研发出的温湿度传感器的作用就是为了清楚的知道我们周边的温湿度。 在食品与食物方面，非常致命对于温湿度对储存食品来讲就是至关重要的，人们能够运用和使用温湿度传感器，获取温湿度的数值，其变化就会促使人们了解什么温度下，食物变质而不能食用。温湿度传感器就应该算是与我们日常生活紧密接轨和紧密联系的存在了吧，免去不必要的麻烦，及时发现问题，解决问题。 而今很多地方都种植温室养殖蔬菜水果其生长对温湿度的要求是非常严厉和严格的，直观观察温湿度传感器的变化，就可以观察和了解植物产生与生长，防止发生严重的事情即可能会导致植物死亡，同时控制温室大棚里面的温湿度，就会确保植物在安全的环境下生长。在监控文物方面，，文物博物馆也需要用到温湿度传感器来测量温湿度数据，通过温湿度的变化来确定温湿度的量对文物的影响。但是要用到温湿度传感器时，就必须对其进行全天候监控，因为文物对于温湿度的需求是极其苛刻的，因此必须无时无刻都要把数据传送给监控中心。 温湿度传感器体型小就会容易放置和少占空间，同时必须灵敏度高、测量值准确才能根据其变化采取必要措施，才能更好的发挥其作用。 1.2温湿度传感器国内发展现状 信息采集（即传感器技术）、信息传输（通信技术）和信息处理（计算机技术）就是当代信息技术的三大基础。现代科技发展中传感器作为属于信息技术的前沿尖端产物，以致人们特别把温度传感器普遍用于工农业生产、科学研究和生活等领域范畴，同时，在各类传感器中数量高居首榜。近一个世纪以来，传统的分立式温度传感器（含敏感元件）;模拟集成温度传感器（控制器）;智能温度传感器就是温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段。当前，国际上新型温度传感器朝模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的水平方向发展。  总体来看，国内技术能力低、生产能力差、生产规模小，全跟不上和比不上国际水平，国内仅存温度传感器生产厂家都还位于低水平竞争的形势下。因为价格战的广泛，导致生产了低下和下降质量的产品。同时也导致许多生产厂家要面对激烈的市场竞争。如果国内生产商想要提升综合竞争力水平，就需要通过各种方式降低生产成本，减少固定输出，加强科学生产力，科技创新。由此可知，在未来激烈竞争中处于有利地位的重要因素就是国内企业产品质量的提高、技术创新以及成本降低的三方面的优化。目前，中国的温湿度传感器缺乏具体使用和发展解决产品性能和功能背后的技术产品更新周期缓慢的方案。产品质量必须要靠科技创新来提高，才能解决问题之道。 1.3温湿度传感器的发展趋势 当前，全世界新的温度传感器朝模拟到数字到智能化、网络化方向的发展。在具有高精度、多功能、标准总线、高可靠性、高安全性的传感器，智能温度传感器、虚拟传感器和传感器网络作为二十一个世纪的高精度传感器的发展方向。随着科学技术的不断发展和开拓，科学技术不断地提高测量和自动化技术的自身的硬性需求，因此发展和创新越来越多的类型的温度传感器种类，目前，中国的温湿度传感器缺乏具体使用和发展解决产品性能和功能背后的技术产品更新周期缓慢的方案。产品质量必须要靠科技创新来提高，才能解决问题之道。二十一个世纪的高速发展，高精度智能温度传感器必须具有移动、多功能、标准化的总线，高可靠性和高安全性的优点，同时开开拓虚拟传感器和传感器网络，开发的单片机温度测量系统和其他高技术方向[1]。 第二章 温湿度原理及相关技术 2.1温湿度传感器 温湿度是一个自然界中的一切过程无不与温湿度密切相关联的基本的物理量。因为温度和湿度，无论是从物理方面来说还是在现实生活中都是与人们的生产生活密切相关的，以至两者合为一体的温湿度传感器对应产生；温度和湿度传感器意味着能够将温度和湿度，转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。 2.1.1温度传感器 相对于温湿度而言，温度传感器是首先发展的，它是使用最普遍的传感器工具。温度传感器用于检测设备的温度，数量最多，最广泛使用和增长最快的。正如我们所了解的，大部分的日常使用电子元件和材料的特性，都随温度变化而改变。温度传感器主要有四种主要类型：热电偶温度传感器、热敏电阻温度传感器、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。IC温度传感器又包含模拟输出和数字输出这两种类型[3]。 1.热电偶工作原理 热电偶的定义就是两种不同导体或半导体的组合。接触电势和温差电势合成的就是热电偶的热电势EAB(T，T0)。两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势被称为接触电势，这种潜在半导体或半导体的接触点的性能与温度有关。 当两端连接到彼此的两