摘 要温度和湿度是影响日常生活人体舒适度的重要因素。为了避免温湿度过高或过低带来的危害，在种植、气象、国防等领域，需经常对温湿度进行监测。因此，研究一种温度与湿度的监测系统，来确保人类的生活质量，具有重大意义。本文是一种基于AVR ATmega16单片机实现的多功能温湿度传感器评估板的设计。首先，本文通过SHT20温湿度传感器对温湿度进行采集，将采集到的信号进行A/D转换传给单片机处理，最终能在LCD1602显示屏上显示所测得的温湿度值，并且单片机将数值写入AD5420，通过变送器电路输出4~20mA电流，最终实现该评估板的全部功能，本设计的电路简单、操作便捷、检测精度高、稳定性好,可以达到预期要求。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本文研究内容及安排 2
第二章 系统总体设计 3
2.1方案的比较与论证 3
2.1.1温湿度传感器的选择 3
2.2需求分析 4
2.2.1系统功能需求分析 4
2.3多功能温湿度传感器评估板的设计方案 4
2.4本章小结 5
第三章 系统硬件设计 6
3.1功能模块设计 6
3.1.1温湿度传感器采集模块 6
3.1.2 A/D转换模块 7
3.1.3串口通信模块 8
3.1.4液晶显示模块 8
3.1.5单片机模块 10
3.1.6 4~20mA输出电路模块 11
3.2本章小结 12
第四章 系统软件设计 13
4.1编程语言及环境的选择 13
4.2系统软件设计流程图 13
4.3温湿度采集程序设计 14
4.4 LCD显示部分程序设计 14
4.5本章小结 15
第五章 系统测试与分析 16
5.1 硬件部分电路调试 16
5.1.1 静态调试 16
5.1.2 动态调试 16
5.2系统软件调试 16
5.2 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: #351916072# 
.1上位机调试 16
5.2.2温湿度采集点调试 16
5.3测量结果与分析 17
5.4本章小结 17
结束语 18
致谢 19
参考文献 20
附录 21
附录A 21
附录B 23
附录C 32
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
传感器简单定义是以某种敏感方式对特定待测量进行敏感，并将敏感信号转化为电输出信号的器件[1]。目前，市场上存在着多种多样的传感器，比如紫外线传感器、温湿度传感器等等。其中，温湿度传感器的应用非常广泛，在种植业、国防、医药、图书馆等诸多领域都发挥着巨大的作用并对其精度要求得非常准确。因此，近年来温湿度的检测引起了人们的关注。温湿度传感器是指能够直接将温度和湿度两个基本的物理信号直接转化为电信号[2]。
温度和湿度与人类生活密不可分。例如，人们冬天在温度很高但是湿度很低的房间里往往会感觉到皮肤干燥和口渴；但是如果人们处于温度很高又经常下雨的夏天，则会感觉到非常的闷热。这是因为前者空气湿度过小，后者空气湿度过大造成的结果[3],温湿度过高或是过低都会影响生活的舒适度，严重的甚至会导致各种疾病。近年来，计算机和单片机的广泛应用使得人们对温湿度检测的可靠性及稳定性的要求越来越高[4]，人们对空气中温湿度的舒适度要求也越来越严格。
科学证明，20℃~25℃、49%RH~51%RH是我们的最适温湿度，只有适宜的温度和湿度才能对人体健康有好处。由于检测环境中温湿度的重要性以及目前对环境中温湿度检测存在很多不足，因此本文提出了一款关于多功能温湿度传感器评估的设计。总之，本文对多功能温湿度传感器评估的研究对环境中温湿度的监测具有非常重要的意义。
1.2国内外研究现状
无论是国内还是国外，温湿度传感器都是应用最广泛、数量最多、技术最成熟的传感器之一。作为所有传感器之首的温湿度传感器，它大致可以分为如下三个变化历程：第一，传统的离散温湿度传感器,它主要是借助转换电量达到的；第二，模拟型的集成化温湿度传感器，它时温湿度传感器集成化开始的重要标识；最后是智能化温湿度传感器，它解放了人力，可自行实现对温湿度的测量，随着现代信息技术的不断发展，传感器在日常生活和工作中起到越来越重要的作用，并且由模拟信号到数字信号、由集成向人工智能及网络控制的方向发展[5]。温湿度传感器检测系统包含多个传感器和数模转换器，该方法可以迅速对温湿度进行检测，大大降低了劳动强度，提升测量精度水平[6]。
整体观之，目前世界上的温湿度传感器已经处于智能化状态，而我国的温湿度传感器监测技术还存在还多不足。比如，测量精度还达不到国际水平，而且很多情况下都有测量误差；电路的设计成本相对较高且没有国际上的电路设计简单；国产温湿度传感器也容易受到干扰，适用范围有限等等。因此，研究精度很高、成本相对较低、稳定性能良好的温湿度传感器是十分重要的。不仅如此，它还可以推动其他领域对温湿度传感器测控的研究。
但是多少年来，国内众多高校和研究机构中技术人士已经在此方面做出诸多努力，颇有进展。我国技术人士不仅学习了国外的温湿度传感器技术，而且在所学基础上做出新的研究。在不断地创新与发展中，中国在传感器技术方面的研究与发达国家在传感器技术方面的研究，两者之间的差距正在缩小。依目前可观的发展形势来看，相信过不了多久国内在温湿度传感器上的技术势必会反超国外，排名世界前端。
随着人类生活的发展，温湿度传感器的关注度也在提高。与此同时，这项温湿度传感器检测技术也会在改善人类生活方式、保障人民健康、保护环境等方面做出巨大的贡献。总之，在对温湿度传感器监测技术在硬件方面和软件方面的研究，国外正好有可以参考的研究资料，我们国内也有研究不足的方面，正是如此，本课题拥有了研究的参考背景也可以在前人研究的基础上，做出深入研究。
1.3本文研究内容及安排
本文在人们对温度与湿度检测关注度越来越高的背景下，研究了一款多功能温湿度传感器评估板的设计。就内容而言，本论文共分五章，每章做如下安排：

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