基于单片机温湿度测量系统的研究与设计


    


    XX高等专科学校


    综合实训文

    实训题目:基单片机温湿度测量系统研究设计


    系部:电子通信工程系
    专业:应电子技术
    班级:应电班
    姓名:
    学号:






    2013年月日



    温湿度测量应范围广温湿度测量系统研究具深远意义课题针国外温湿度测量系统研究发展状况分析目前温湿度测量系统存问题设计种基单片机温湿度测量系统某着特殊求温度湿度场合实现长期稳定定时动检测设计硬件电路软件电路两部分组成系统通温湿度检测电路采集信号传单片机通单片机处理采集信号通LCD显示出果温湿度高低报警电路会动报警AT89C52单片机核心采SHT11集成温湿度传感器实现种智快捷方便温湿度测量系统整系统温湿度检测电路时钟电路LCD显示电路键盘电路报警电路单片机等组成设计系统结构简单紧凑功耗较低抗干扰力强总体性较符合智仪器仪表型化潮流开发高性商品化温湿度测量仪器奠定良基础

    关键词 单片机温湿度SHT11传感器






















    目 录

    摘………………………………………………………………………………Ⅰ
    目录…………………………………………………………………………………Ⅱ
    绪……………………………………………………………………………… ……1
    第1章……………………………………………………………………………… 1
    11 概述………………………………………… …1
    12 国外研究现状……………………………………………………1
    121 国外研究现状…………………………………………………………………1
    122 国研究现状…………………………………………………………………1
    13 温湿度检测发展状况存问题………………………………………1
    14 课题研究容……………………………………………………………2
    第2章 系统硬件部分设计………………………… ………………………………4
    21 AT89C52单片机介绍………………………………………………………………4
    22 温湿度测量电路设计……………………………………………………9
    221 SHT11简介………………………………………………………………………9
    222 SHT11性特点……………………………………………………………9
    223 SHT11工作原理…………………………………………………………………10
    224 SHT11输出特性…………………………………………………………………10
    225 运行条件………………………………………………………………………11
    226 安装注意事项…………………………………………………………………11
    227 SHT11单片机连接……………………………………………………………12
    23 LCD显示电路设计…………………………………………………………………12
    231 LCD1602简介…………………………………………………………………12
    232 LCD1602特性…………………………………………………………………12
    233 LCD1692引脚功………………………………………………………………13
    234 指令集……………………………………………………………………………13
    235 LCD1602单片机连接…………………………………………………………14
    24 时钟电路设计……………………………………………………………………15
    241 DS1302简介…………………………………………………………………15
    242 DS1302工作原理………………………………………………………………15
    243 DS1302结构引脚功……………………………………………………15
    244 DS1302单片机连接………………………………………………………16
    25 键盘电路设计……………………………………………………………………17
    251 键盘工作原理……………………………………………………………………17
    252 独立式键盘单片机连接……………………………………………………18
    26 报警电路设计……………………………………………………………………18
    27 抗干扰措施……………………………………………………………………19
    第3章 系统软件设计…………………………………………………………………21
    31 系统总体流程图…………………………………………………………………21
    32 温湿度采集模块软件设计…………………………………………………………22
    33 LCD显示模块软件设计……………………………………………………………24
    34 时钟模块软件设计………………………………………………………………28
    35 报警电路软件设计…………………………………………………………………28
    第4章 仿真调试………………………………………………………………………30
    41 电气原理图…………………………………………………………………………30
    42 部分参考程序………………………………………………………………………30
    43 仿真结果…………………………………………………………………………44
    结束语…………………………………………………………………………………49
    致谢…………………………………………………………………………………50
    参考文献…………………………………………………………………………………51
















    第1章 绪

    11 概述

    温湿度测量现代检测技术重组成部分保证产品质量提高产品量节约资源安全生产方面起着非常重作够确保快速准确测量温湿度技术装置受国重视着信息产业发展工业化进步温度湿度仅仅变现方面直接间接影响类基生活条件表现生物品医药卫生科学研究国防建设等方面影响针情况实现温湿度准确测量显尤重年利智化数字式温湿度传感器实现温湿度信息线检测已成温湿度检测技术种发展趋势文介绍温湿度检测系统智化数字化温湿度传感器52单片机机结合构成种温湿度检测系统该系统具性测温准确结构简单价格低廉抗干扰力强等优点工程实际中广泛应

    12 国外研究现状

    121 国外研究现状

    国外温湿度控制技术研究较早始20世纪70年代先采模拟式组合仪器采集现场信息进行指示记录控制80年代末出现分布式控制系统目前正开发研制计算机数采集控制系统子综合控制系统现世界国温湿度测控技术发展快国家实现动化基础正着完全动化化方发展

    122 国研究现状

    国温湿度测控技术研究较晚始20世纪80年代国工程技术员吸收发达国家温湿度测控技术基础掌握温湿度室微机控制技术该技术权限温湿度单项环境子控制国温湿度测控设施计算机应总体正消化吸收简单应阶段实化综合性应阶段渡发展技术单片机控制单参数单回路系统居尚真正意义参数综合控制系统发达国家相存较差距国温湿度测量控制现状远远没达工厂化程度生产实际中然许问题困扰着存着装备配套力差产业化程度低环境控制水落软硬件资源享性等特点

    13 温湿度检测发展状况存问题

    传统温度湿度检测系统种:

    (1) 水汽压(e):水汽气总压力中分压力表示空气中水汽绝含量毫巴单位
    (2) 相湿度(rh):湿空气中实际水汽压e温度饱水汽压E百分相湿度直接表示空气距离饱相程度空气完全干燥时相湿度零相湿度越表示时空气越干燥相湿度接100时表示空气潮湿越接饱
    (3) 露点(霜点)温度:指空气水汽含量气压改变条件冷饱时温度
    (4) 干湿球温度表:列装置形状完全相温度表支测气温称干球温度表支包保持浸透蒸馏水脱脂纱布称湿球温度表
    (5) 湿度表(计):利脱脂发(牛肠衣)具空气潮湿时伸长干燥时缩短特性制成毛发湿度表湿度记仪器测湿精度较差毛发湿度表通常气温低—10℃时
    (6) 电阻式湿度片:利吸湿膜片湿度变化改变电阻值原理常碳膜湿敏电阻氯化锂湿度片两种前者高分子聚合物导电材料碳黑加粘合剂配成定例胶状液体涂覆基片组成电阻片者基片涂层氯化锂酒精溶液空气湿度变化时氯化锂溶液浓度改变改变测湿膜片电阻
    (7) 薄膜湿敏电容:高分子聚合物介质电容器吸引(释放)水汽改变电容值制作精巧性优良常探空仪遥测中
    (8) 露点仪:直接测出露点温度仪器镜面处样品湿空气中降温直镜面隐现露滴(冰晶)瞬间测出镜面均温度露(霜)点温度测湿精度高需光洁度高镜面精度高温控系统灵敏度高露滴(冰晶)光学探测系统时必须吸入样空气道保持清洁否道杂质吸收放出水分造成测量误差

    着智检测系统飞速发展基单片机温湿度检测系统传感器系统结合起传感器集中检测控制系统综合利传感器信息获测象解解释利系统做出正确响应决策控制智检测控制系统中需解决首问题温湿度求严格场合利传感技术提高系统性精度提高系统时间空间覆盖范围

    14 课题研究容

    设计作方面:确定系统总体功设计方案二进行
    传感器硬件电路软件系统设计三单片机通信接口硬件电路软件系
    统设计
    课题针弱点利52单片机核心连接电源模块(USB接口)温湿度采集转换模块LCD显示模块键盘控制模块时钟模块报警模块附属电路实现温湿度精度稳定测量系统具温湿度测量精度高功高体积价格低简单灵活等优点满足工农业工艺求

































    第二章 系统硬件部分设计

    系统硬件部分:AT89C52单片机温湿度测量电路键盘电路时钟电路LCD显示电路报警电路附属电路设计系统设计整体框图图示



    系统设计整体框图

    21 AT89C52单片机介绍

      AT89C52低电压高性CMOS8位单片机片含8K bytes反复檫写Flash读程序存储器256 bytes机存取数存储器(RAM)器件采ATMEL公司高密度非易失性存储技术生产兼容标准MCS—51指令系统片置通8位中央处理器Flash存储单元AT89C52单片机电子行业中着广泛应
    AT89C52提供标准功:8K字节Flash闪速存储器256字节部RAM32IO口线316定时计数器6量两级中断结构全双工串行通信接口片振荡器时钟电路时AT89C52降0Hz静态逻辑操作支持两种软件选节点工作模式空闲方式停止CPU工作允许RAM定时计数器串行通信口中断系统继续工作掉电方式保存RAM中容振荡器停止工作禁止部门工作直硬件复位

    特征:

    ·MCS—52兼容
    ·8K字节重复擦写FLASH闪速存储器
    ·1000次写擦循环周期
    ·全静态工作:0Hz—24MHz
    ·三级加密程序存储器锁存
    ·256×8位部RAM
    ·32编程IO线
    ·316位定时器计数器
    ·8中断源
    ·编程串行UART通道
    ·低功耗闲置掉电模式

    脚说明:

    VCC:供电电压
    GND:接
    P0口:
    P0口组8位漏极开路型双IO口址数总线复口作输出口时位吸收电流方式驱动8TTL逻辑门电路端口P0写1时作高阻抗输入端
    访问外部数存储器程序存储器时组口分时转换址(低8位)数总线复访问期间激活部拉电阻
    Flash编程时P0口接收指令字节程序校检时输出指令字节校检时求外接拉电阻

    P1口:
    P1带部拉电阻8位双IO口P1输出缓级驱动(吸收输出电流)4TTL逻辑门电路端口写1通部拉电阻端口拉高电时作输入口作输入口时部存拉电阻某引脚外部信号拉低时会输出电流(IIL)
    AT89C51处P10P11分作定时计数器2外部计数输入(P10T2)输入(P11T2EX)参见表
    Flash编程程序校检期间P1接收低8位址
    引脚号
    功特性
    P10
    T2时钟输出
    P11
    T2EX(定时计数器2)

    P2口:

    P2带部拉电阻8位双IOP2输出缓级驱动(吸收输出电流)4TTL逻辑门电路端口P2写1通部拉电阻端口拉高电时作输入口作输入口时部存拉电阻某引脚外部信号拉低时会输出电流(IIL)
    访问外部程序存储器16位址外部数存储器(例执行MOVX@DPTR指令)时P2口送出高8位址数访问8位址外部数存储器(执行MOVX@RI)时P2口输出P2锁存器容
    Flash编程校检时P2接收高位址控制信号

    P3口:
    P3口组带部拉电阻8位双IO口P3口输出缓级驱动(吸收输出电流)4TTL逻辑门电路P3口写入1时部拉电阻拉高作输入端口时外部拉低P3口拉电阻输出电流(IIL)
    P3口作般IO口线外更重途第二功
    P3口接收Flash闪速存储器编程程序校检控制信号

    RST:
    复位输出振荡器工作时RST引脚出现两机器周期高电单片机复位
    ALEPROG:
    访问外部程序存储器数存储器时ALE(址锁存允许)输出脉锁存址低8位字节般情况ALE时钟震荡频率16输出固定脉信号输出时钟定时目注意:访问外部数存储器时跳ALE脉
    Flash存储器编程期间该引脚输入编程脉(PROG)
    必通特殊功寄存器(SFR)区中8EH单元D0位置位禁止ALE操作该位置位条MOVXMOVC指令ALE激活外该引脚会微弱拉高单片机执行外部程序时应设置ALE禁止位效

    PSEN:
    程序储存允许(PSEN)输出外部程序存储器读选通信号AT89C52外部程序存储器取指令(数)时机器周期两次PSEN效输出两脉期间访问外部数存储器跳两次PSEN信号

    EAVPP:
    外部访问允许欲CPU仅访问外部程序存储器(址0000H—FFFFH)EA端
    必须保持低电(接)需注意事:果加密位LBI编程复位时部会锁存EA端状态
    EA端高电(接Vcc端)CPU执行部程序存储器中指令
    Flash存储器编程时该引脚加+12V编程允许电源Vpp然必须该器件12V编程电压Vpp

    XTAL1:
    振荡器反相放器部时钟发生器输入端
    XTAL2:
    振荡器反相放器输出端

    外接晶体引脚
    XTAL1XTAL2:单片机部振荡器电路时两引脚外接石英晶体微调电容图示单片机部反相放器输入端放器构成片振荡器采外部时钟时HMOS单片机XTAL1引脚接XTAL2接片外振荡脉输入(带拉电阻)CHMOS单片机XTAL2引脚接XTAL1接片外振荡脉输入(带拉电阻)图示


    外接晶体电路

    复位方式

    MCS—52单片机复位引脚RET高电效时钟电路工作外部电路RST端出现2机器周期(24时钟周期)高电系统部复位复位两种方式:电复位钮复位图


    MCS—52复位电路

    22 温湿度测量电路设计

    221 SHT11简介

    SHT11时瑞士Sensirion公司推出基COMSEnsTM技术新型温湿度传感器该传感器CMOS芯片技术传感器技术结合起发挥出强优势互补作

    222 SHT11性特点

    ·温湿度传感器信号放调理AD转换I2C总线接口全部集成芯片(COMSEnsTM技术)
    ·出全校准相湿度温度值输出
    ·带工业标准I2C总线数字输出接口
    ·具露点值计算输出功
    ·具卓越长期稳定性
    ·湿度值输出分辨率14位温度值输出分辨率12位编程12位8位
    ·体积(765×508×235mm)表面贴装
    ·具CRC数传输校验功
    ·片装载校准系数保证100互换性
    ·电源电压范围2455V
    ·电流消耗测量时550uA均28uA休眠时3uA

    SHT11温湿度传感器采SMD(Lcc)表面贴片封装形状脚排列图引脚说明:传感器电路部分结合起该传感器具温湿度传感器优越性首先传感器信号强度增加增强传感器抗干扰性保证传感器长期稳定性AD转换时完成降低传感器干扰噪声敏感程度次传感器芯片装载校准数保证温湿度传感器具相功具100互换性传感器直接通I2C总线类型微处理器微控制器系连接节省单片机IO接口线降低成




    (1)GND:接端
    (2)DATA:双串行数线
    (3)SCK:串行时钟输入
    (4)VDD:04V—55V电源端
    (5)NC:空脚

    223 SHT11工作原理

    SHT11湿度检测运电容式结构采具保护微型结构’检测电极系统聚合物覆盖层组成传感器芯片电容保持电容式湿敏器件原特性外抵御外界影响温度传感器湿度传感器结合起构成单体测量精度较高精确出露点时会产生温度湿度传感器间温度梯度变化引起误差CMOSensTM技术仅温湿度传感器结合起信号放器模数转换器校准数存储器标准I2C总线等电路全部集成芯片SHT11传感器部结构图图示
    SHT11传感器极精确湿度室中校准SHT11传感器校准系数预先存OTP存中校准相湿度温度传感器14位AD转换器相连转换数字温湿度值送二线I2C总线器件数字信号转换符合I2C总线协议串行数字信号



    SHT11传感器部结构框图

    224 SHT11输出特性

    (1) 湿度值输出
    SHT11通I2C总线直接输出数字量湿度值相湿度数字输出特性曲线出SHT11输出特性呈定非线性补偿湿度传感器非线性公式修正湿度值:

    RHIinearc1+c2S0RH+C3S0RH

    式中SORH传感器相测量值系数取值:
    12位:SORH:c14c200405c328×106
    8位:SORH:c14c20648c372×104

    (2) 温度值输出

    SHT11温度传感器线性非常列公式温度数字输出转换成实际温度值:Td1+d2SOT
    电源电压5V温度传感器分辨率14位时d140d2001温度传感器分辨率12位时d140d2004

    (3) 露点计算

    空气露点值根相湿度温度值出具体计算公式:
    LogEW(066077+75T(2373+T)+[log10(RH)2])
    Dp[(066077logEW)×2373](logEW816077)

    225 运行条件

    测量量程外温度会湿度信号暂时偏移+3然传感器会慢慢返回校准调教芯片湿度5环境加热24时90℃芯片会迅速恢复高相湿度高温度环境影响延长强度条件会加速芯片老化

    226 安装注意事项

    气相湿度温度关系较密切测量气温度时点
    传感器气保持温度果传感器线路板发热元件SHT11应热源保持良通风减少SHT11PCB间热传达应铜导线细中加窄缝时应避免传感器强光UV曝晒
    传感器布线时SCKDATA信号坦相互接信号线长10cm时均会产生干扰信息时应两组信号间放置VDDGND

    227 SHT11单片机连接


    SHT11单片机连接电路图

    23 LCD显示电路设计

    231 LCD1602简介

    1602液晶1602字符型液晶种专门显示字母数字符号等点阵型液晶模块干5×7者5×11等点阵字符位组成点阵字符位显示字符位间点距间隔行间间隔起字符间距行间距作正显示图形

    232 LCD1602特性

    ·1602液晶显示器干5×85×11点阵显示字符点阵块字符位字符间距行距点宽度
    ·1602液晶控制驱动电路HD44780全兼容电路
    ·提供种控制命令:清屏字符闪烁光标闪烁显示移位等种功
    ·具字符发生器ROM显示192种字符(1605×7点阵字符325×10点阵字符)
    ·80字节显示数存储器DDRAM
    ·建1925×7点阵字型字符发生器CGROM
    ·8户定义5×7字符发生器CGROM

    233 LCD1602引脚功

    引脚号
    引脚名

    输入输出

    1
    Vss


    电源
    2
    Vcc


    电源(+5V)
    3
    Vee


    调整电压
    4
    RS
    01
    输入
    0输入指令
    1输出数
    5
    RW
    01
    输入
    0LCD写入指令数
    1LCD读取数
    6
    E
    11→0
    输入
    信号1时读取信号1→0(降)执行指令
    7
    DB0
    01
    输入输出
    数总线Line0(低位)
    8
    DB1
    01

    数总线Line1
    9
    DB2
    01
    输入输出
    数总线Line2
    10
    DB3
    01
    输入输出
    数总线Line3
    11
    DB4
    01
    输入输出
    数总线Line4
    12
    DB5
    01
    输入输出
    数总线Line5
    13
    DB6
    01
    输入输出
    数总线Line6
    14
    DB7
    01
    输入输出
    数总线Line7(高位)
    15
    DB8
    +Vcc

    LCD背光电源负极
    16
    DB9


    LCD背光电源正极

    234 指令集

    1602通D0D78位数端传输数指令
    显示模式设置:(初始化)
    0011 0000[0×38]设置16×2显示5×7点阵8位数接口
    显示开关光标设置:(初始化)
    0000 1DCB D显示(1效)C光标显示(1效)B光标闪烁(1效)
    0000 01NS N1(读写字符址指针加1&光标加1)
    N0(读写字符址指针减1&光标减1)
    S1 N1(写字符整屏显示移动)
    S0 写字符整屏显示移动

    数指针设置:
    数首址80H数址80H+址码(027H4067H)
    设置:
    01H(显示清屏数指针0显示0)02H(显示回车数指针0)

    235 LCD1602单片机连接


    LCD1602单片机连接



    24 时钟电路设计

    241 DS1302简介

    DS1302美国DALLAS公司推出种高性低消耗带RAM实时时钟电路附加31字节静态RAM年月日周日时分秒进行计时具闰年补偿功工作电压25V55V采SPI三线接口CPU进行步通信采突发方式次传送字节时钟信号RAM数DS1302部31×8时性存放数RAM寄存器DS1302DS1202升级产品DS1202兼容增加电源备电源双电源引脚时提供备电源进行涓细电流充电力

    242 DS1302工作原理

    DS1302工作时数传送进行初始化需复位脚(RST)置位高电8位址命令信息装入移位寄存器数时钟(SCLK)升串行输入前8位指定访问址命令字装入移位寄存器时钟周期读操作时输入数写操作时输出数时钟脉数单字节方式8+8(8位址+8位数)字节方式达248位数

    243 DS1302结构引脚功

    图(a)DS1302引脚排列图(b)部结构图











    (a) (b)

    ·Vcc1备电源Vcc2电源电源关闭情况保持时钟连续运行DS1302Vcc1Vcc2两者中较者供电Vcc2Vcc1时DS1302Vcc1供电
    ·X1X2振荡源外接32768KHz晶振
    ·RST复位片选线通RST输入驱动置高电启动数传送RST输入两种功:首先RST接通控制逻辑允许址命令序列送入移位寄存器次RST提供终止单字节字节数传送手段RST高电时数传送初始化允许DS1302进行操作果传送程中RST置低电会终止次数传送IO引脚变高组态电运行时Vcc>20V前RST必须保持低电SCLK低电时RST置位高电
    ·SCLK:串行时钟输入控制数输入输出
    ·IO:三线接口时双数线
    ·CE:输入信号读写数期间必须高该引脚两功:第CE开始控制字访问移位寄存器控制逻辑第二CE提供结束单字节字节数传输方法

    244 DS1302单片机连接

    DS1302CPU连接需三条线SCLK(7)IO(6)RST(5)Vcc2备电源外接32768KHz晶振图DS130252单片机连接图

    DS130252单片机连接

    25 键盘电路设计

    251 键盘工作原理

    键盘实际组键开关集合时键开关总处断开状态键时闭合结构产生波形图示

    键盘开关波形

    252 独立式键盘单片机连接

    独立式键盘键相互独立键接根IO接口线根IO接口线会影响IO接口线通检测IO接口线电状态容易判断出键
    次设计需五键采独立式键盘程序设计中采查询方式判否键SH湿度限设置键ST温度限设置键V+加键V减键RE返回键图

    独立式键盘

    26 报警电路设计

    微型计算机控制系统中生产安全紧急情况参数指标超限时进行时报警便操作员时修改重参数系统部位采取紧急措施确保生产安全性方法检测值设定值进行较果高限值低限值进行报警否正常显示
    报警系统设计发光二极蜂鸣器组成图示P31输出高电蜂鸣器鸣P31输出低电蜂鸣器停止TH温度限指示灯温度超设定限值P33输出高电TH发光时P31输出高电蜂鸣器鸣TL温度限提示灯温度超设定限值P34输出高电TL发光时P31输出高电蜂鸣器鸣HH湿度限提示灯湿度超设定限值P35输出高电HH发光时P31输出高电蜂鸣器鸣HL湿度限提示灯湿度超设定限值P36输出高电HL发光时P31输出干电蜂鸣器鸣


    报警电路单片机接口

    27 抗干扰措施

    单片机应系统工作环境具种干扰源场提高系统性精确性抗干扰措施硬件系统设计中显尤重
    根干扰源引入途径抗干扰措施方面考虑:
    (1) 电源供电系统
    克服电网系统身干扰采隔离变压器交流稳压线滤波器稳压电路级滤波等抗干扰措施
    (2) 电路考虑
    进步提高系统性硬件电路设计时应采取系列抗干扰措施:
    a) 规模IC芯片电源供电端应加高高频滤波电容根负载电流情况级供电节点应加足够容量退耦电容
    b) 开关量IO通道外界隔离采光电耦合器件特继电器控硅等连接通道定采取隔离措施
    c) 采CMOS器件提高工作电压(+15V)样干扰门限相应提高
    d) 传感器缀变送器量采电流式传输方式电流型电压型抗干扰力强
    e) 电路应合理布线接方法
    f) 环境干扰隔离采屏蔽措施
    章中确定系统设计总体方案温湿度测量方法单片机应系统研制方案具体介绍模块设计方案初步明确系统研制方法处考虑系统设计中遇干扰消干扰方式系统进步设计做准备



























    第3章 系统软件设计

    单片机系统中软件系统硬件系统紧密结合提高设计通性必须根具体硬件电路设计相应软件硬件设计优劣直接关系软件设计难易软件设计优劣直接影响硬件发挥课题软件部分设计方法硬件部分设计相应样采模块化思路该部分设计分成程序模块分进行编译调试通程序模块连接起样利程序修改调试增强程序移植性系统软件设计包括:温湿度采集转换模块时钟模块LCD显示模块键盘模块等

    31 系统总体流程图


    系统总体流程图

    单片机电复位LCD会显示前时间温度湿度相应功键调整时间温湿度设定值系统总体流程图图示

    32 温湿度采集模块软件设计

    SHT11传感器5条户命令具体命令格式见表列面介绍具体命令序命令时序

    表1 SHT11传感器命令列表

    命令
    编码
    说明
    测量温度
    00011
    温度测量
    测量湿度
    00101
    湿度测量
    读寄存器状态
    00111
    读寄存器状态
    写寄存器状态
    00110
    写寄存器状态
    软启动
    11110
    重启芯片清状态记录器错误记录11毫秒进入命令

    (1) 传输开始
    初始化传输时应首先发出传输开始命令该命令SCK高时DATA高电变低电SCK高时DATA升高
    接命令序包含三址位(目前支持000)5命令位DATA脚SCK位处低电时表示SHT11正确收命令
    (2) 连接复位序
    果SHT11传感器通讯中断列信号序会串口复位:DATA线处高电时触发SCK9次(含9次)次应该发传输开始命令

    表2 SHT11状态寄存器类型说明


    类型
    说明
    缺省

    7

    保留
    0

    6

    工检限(低电压检查)
    X

    5

    保留
    0

    4

    保留
    0

    3

    试验
    0

    2
    读写
    加热
    0

    1
    读写
    OTP重载
    0
    重载
    0
    读写
    1’8相湿度12位温度分辨率0’12位相湿度14位湿度分辨率



    (3) 温湿度测量时序
    发生温(湿)度测量命令控制器等测量完成81214位分辨率测量分需约1155210ms时间表明测量完成SHT11会数线低时控制器必须重新启动SCK然传送两字节测量数1字节CRC校检控制器必须通DATA低确认字节量均右算MSB列第位通讯确认CRC数位停止果没CRC8校验控制器会测量数LSB保持ack高停止通讯SHT11测量通讯完成会动返回睡眠模式需注意SHT11温度低01℃时工作频率标定值15(:12位精确度时秒进行3次测量)

    温湿度采集模块程序流程图示



    温湿度采集模块程序流程图

    33 LCD显示模块软件设计

    LCD控制器总11条指令格式功:

    (1) 清屏命令
    格式:
    RS
    RW
    DB7
    DB6
    DB5
    DB4
    DB3
    DB2
    DB1
    DB0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    1
    功:清屏幕显示缓区DDRAM容全部写入空格(ASCII20H)
    光标复位回显示器左角
    址计数器AC清零
    (2) 光标复位命令
    格式:
    RS
    RW
    DB7
    DB6
    DB5
    DB4
    DB3
    DB2
    DB1
    DB0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    1
    X
    功:光标复位回显示器左角
    址计数器AC清零
    显示缓区DDRAM容变
    (3) 输入方式设置命令
    格式:
    RS
    RW
    DB7
    DB6
    DB5
    DB4
    DB3
    DB2
    DB1
    DB0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    1
    ID
    S
    功:设定写入字节光标移动方面容否移动
    ID1时光标左右移动ID0时光标右左移动
    S1容移动S0容移动
    (4) 显示开关控制命令
    格式:
    RS
    RW
    DB
    DB
    DB
    DB
    DB
    DB
    DB
    DB
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    1
    D
    C
    B
    功:控制显示开关D1时显示D0时显示
    控制光标开关C1时光变显示C0时光标显示
    控制字符否闪烁B1时字符闪烁B0时字符闪烁
    (5) 光标移位置命令
    格式:
    RS
    RW
    DB
    DB
    DB
    DB
    DB
    DB
    DB
    DB
    0
    0
    0
    0
    0
    1
    SC
    RL
    X
    X
    功:移动光标整显示字幕移位
    SC1时整显示字幕移位SC0时光标移位
    RL1时光标右移RL时光标左移
    (6) 功设置命令
    格式:
    RS
    RW
    DB
    DB
    DB
    DB
    DB
    DB
    DB
    DB
    0
    0
    0
    0
    1
    DL
    N
    F
    X
    X
    功:设置数位数DL1时数位8位DL0时数位4位
    设置显示行数N1时双行显示N0时单行显示
    设置字形F1时5×10点阵F0时5×7点阵
    (7) 设置字库CGRAM址命令
    格式:

    功:设置户定义CGRAM址户定义CGRAM访问时先设
    定CGRAM址址范畴0~63
    (8) 显示缓区DDRAM址设置命令
    格式:

    功:设置前显示缓区DDRAM址DDRAM访问时先设定DDRAM
    址址范畴0~127
    (9) 读忙标志址计数器AC命令
    格式:

    功:读忙标志址计数器AC命令
    BF1时表示忙时接收命令数BF0时表示忙
    低7位读出AC址值0~127
    (10) 写DDRAMCGRAM命令
    格式:

    功:DDRAMCGRAM前位置中写入数DDRAMCGRAM写入
    数前必须设定DDRAMCGRAM址
    (11) 读DDRAMCGRAM命令
    格式:

    功:DDRAMCGRAM前位置中读出数DDRAMCGRAM读出
    数时必须设定DDRAMCGRAM址

    图LCD显示流程图



    LCD显示流程图



    34 时钟模块软件设计

    次设计时钟模块采DS1302时钟芯片前时间显示LCD方便观察记录前温度湿度程序流程图图示



    时钟模块程序流程图

    35 报警电路软件设计

    次设计采4发光二极蜂鸣器组成报警电路通查询方式判断温度湿度否超限执行相应报警程序程序流程图图示



    报警电路程序流程图
















    第4章 仿真调试

    41 电气原理图



    电气元路图

    42 部分参考程序

    #ifndef__TOU_H__
    #define__TOU_H__
    #include
    #include
    #include
    #include
    #define uint unsigned int
    #define uchar unsigned char
    enum{TEMPHUMI}

    sbit DATAP2^5
    sbit SCKP2^4
    sbit RSP2^0
    sbit RWP2^1
    sbit EP2^2
    sbit beepP3^1
    sbit THWP3^3
    sbit TLWP3^4
    sbit HHWP3^5
    sbit HLWP3^6
    sfr DBPort0x80

    ******** LCD1602函数声明 ********
    void LCD_Initial()
    void GotoXY(unsigned char xunsigned char y)
    void Print(unsigned char*str)
    void LCD_Write(bit styleunsigned char input)
    void delay(int z)

    ******** SHT11函数声明 ********
    void s_connectionreset(void)
    char s_measure(unsigned char *p_valueunsigned char *p_checksumunsigned char mode)
    void calc_sth10(float *p_humidityfloat *p_temperature)
    Float calc_dewpoint(float hfloat t)

    #endif
    ******DS1302******
    sbit IOP1^0 1302数线
    sbit SCLKP1^1 1302时钟线
    sbit RSTP1^2 复位

    unint num0
    uchar*week[]{SUN***MONTUSWENTHUFRISAT}
    uchar idata Date[]{Date20000000}
    uchar idata Time[]{Time 000000}
    uchar idata date_time[7]ds1302读取前日期时间

    ********1302写数********
    void write_ds1302(uchar dat)
    {
    uchar i
    for(i0i<8i++)
    {
    IOdat&0x01保持位1读状态
    SCLK1
    delay(1)
    SCLK0
    dat >> 1
    }
    }
    ********1302读数********
    uchar reaf_ds1302()
    {
    uchar ib0x00
    for(i0i<8i++)
    {
    b|_crol_((uchar)IOi)
    SCLK1
    delay(1)
    SCLK0
    }
    return b16*10+b16 BCD码转换
    }
    ********指定位置读数********
    uchar read_data(uchar addr)
    {
    uchar dat
    RST0
    SCLK0
    RST1
    write_ds1302(addr)
    datread_ds1302()
    SCLK1
    RST0
    return dat
    }

    ********读取前日期时间********
    void read_data_time()
    {
    uchar iaddr0x81
    for(i0i<7i++)
    {
    date_time[i]read_data(addr)
    addr+2
    }
    }

    LCD写指令
    void lcd_write_com(uchar com)
    {
    RS0 RS0时写指令RS1时写数
    P0com
    delay(5)
    E0
    }

    日期时间转换
    void format_datetime(uchar duchar*p)
    {
    p[0]d10+0’
    p[1]d10+0’
    }
    SHT11程序(SHT11c):
    #include
    #define noACK 0 继续传输数判断否结束通讯
    #define ACK 1 结束数传输
    址 命令 读写
    #define STATUS_REG_W 0x06 000 0011 0
    #define STATUS_REG_R 0x07 000 0011 1
    #define MEASURE_TEMP 0x03 000 0001 1
    #define MEASURE_HUMI 0x05 000 0010 1
    #define RESET 0x1e 000 1111 0

    写字节程序
    char s_write_byte(unsigned char value)

    {
    unsigned char ierror0
    for (i0x80i>0i>>1) 高位1循环右移
    {
    if (i&value) DATA1 发送数相结果发送位
    else DATA0
    SCK1
    _nop_()_nop_()_nop_() 延时3us
    SCK0
    }
    DATA1 释放数线
    SCK1
    errorDATA 检查应答信号确认通讯正常
    _nop_()_nop_()_nop_()
    SCK0
    DATA1
    return error error1 通讯错误
    }

    读字节程序
    char s_read_byte(unsigned char ack)
    {
    unsigned char ival0
    DATA1 释放数线
    for(i0x80i>0i>>1) 高位1循环右移
    {
    SCK1
    if(DATA) val(val|i) 读位数线值
    SCK0
    }
    DATAack 果校验读取完结束通讯
    SCK1
    _nop_()_nop_()_nop_() 延时3us
    SCK0
    _nop_()_nop_()_nop_()
    DATA1 释放数线
    return val
    }

    启动传输
    void s_transstart(void)
    {
    DATA1 SCK0
    _nop_()
    SCK1
    _nop_()
    DATA0
    _nop_()
    SCK0
    _nop_()_nop_()_nop_()
    SCK1
    _nop_()
    DATA1
    _nop_()
    SCK0
    }

    void s_connectionreset(void)
    {
    unsigned char i
    DATA1 SCK0 准备
    for(i0i<9i++) DATA保持高SCK时钟触发9次发送启动传输通迅复位
    {
    SCK1
    SCK0
    }
    s_transstart() 启动传输
    }
    温湿度测量
    char s_measure(unsigned char *p_value unsigned char *p_checksum unsigned char mode)
    进行温度者湿度转换参数mode决定转换容
    {
    unsigned error0
    unsigned int i
    s_transstart() 启动传输
    switch(mode) 选择发送命令
    {
    case TEMP error+s_write_byte(MEASURE_TEMP) break 测量温度
    case HUMI error+s_write_byte(MEASURE_HUMI) break 测量湿度
    default break
    }
    for (i0i<65535i++) if(DATA0) break 等测量结束
    if(DATA) error+1 果长时间数线没拉低说明测量错误
    *(p_value) s_read_byte(ACK) 读第字节高字节 (MSB)
    *(p_value+1)s_read_byte(ACK) 读第二字节低字节 (LSB)
    *p_checksum s_read_byte(noACK) read CRC校验码
    return error error1 通讯错误
    }

    温湿度值标度变换温度补偿
    void calc_sth10(float *p_humidity float *p_temperature)
    {
    const float C140 12位湿度精度 修正公式
    const float C2+00405 12位湿度精度 修正公式
    const float C300000028 12位湿度精度 修正公式
    const float T1046 14位温度精度 5V条件 修正公式
    const float T2+000008 14位温度精度 5V条件 修正公式

    float rh*p_humidity rh 12位 湿度
    float t*p_temperature t 14位 温度
    float rh_lin rh_lin 湿度 linear值
    float rh_true rh_true 湿度 ture值
    float t_C t_C 温度 ℃

    t_Ct*001 40 补偿温度
    rh_linC3*rh*rh + C2*rh + C1 相湿度非线性补偿
    rh_true(t_C25)*(T1+T2*rh)+rh_lin 相湿度温度赖性补偿
    if(rh_true>100)rh_true100 湿度修正
    if(rh_true<01)rh_true01 湿度修正

    *p_temperaturet_C 返回温度结果
    *p_humidityrh_true 返回湿度结果
    }

    相温度湿度计算露点
    float calc_dewpoint(float hfloat t)
    {
    float logExdew_point
    logEx066077+75*t(2373+t)+(log10(h)2)
    dew_point (066077logEx)*2373(logEx816077)
    return dew_point
    }
    unsigned char LCD_Wait(void)
    {
    RS0
    RW1 _nop_()
    E1 _nop_()
    E0
    return DBPort
    }
    LCD写入命令数********************************************************
    #define LCD_COMMAND 0 Command
    #define LCD_DATA 1 Data
    #define LCD_CLEAR_SCREEN 0x01 清屏
    #define LCD_HOMING 0x02 光标返回原点
    void LCD_Write(bit style unsigned char input)
    {
    E0
    RSstyle
    RW0 _nop_()
    DBPortinput _nop_()注意序
    E1 _nop_()注意序
    E0 _nop_()
    LCD_Wait()
    }

    设置显示模式************************************************************

    #define LCD_SHOW 0x04 显示开
    #define LCD_HIDE 0x00 显示关

    #define LCD_CURSOR 0x02 显示光标
    #define LCD_NO_CURSOR 0x00 光标

    #define LCD_FLASH 0x01 光标闪动
    #define LCD_NO_FLASH 0x00 光标闪动

    void LCD_SetDisplay(unsigned char DisplayMode)
    {
    LCD_Write(LCD_COMMAND 0x08|DisplayMode)
    }

    设置输入模式************************************************************
    #define LCD_AC_UP 0x02
    #define LCD_AC_DOWN 0x00 default

    #define LCD_MOVE 0x01 画面移
    #define LCD_NO_MOVE 0x00 default
    void LCD_SetInput(unsigned char InputMode)
    {
    LCD_Write(LCD_COMMAND 0x04|InputMode)
    }

    初始化LCD************************************************************
    void LCD_Initial()
    {
    E0
    LCD_Write(LCD_COMMAND0x38) 8位数端口2行显示5*7点阵
    LCD_Write(LCD_COMMAND0x38)
    LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR) 开启显示 光标
    LCD_Write(LCD_COMMANDLCD_CLEAR_SCREEN) 清屏
    LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE) AC递增 画面动
    }

    液晶字符输入位置************************

    void GotoXY(unsigned char x unsigned char y)
    {
    if(y0)
    LCD_Write(LCD_COMMAND0x80|x)
    if(y1)
    LCD_Write(LCD_COMMAND0x80|(x0x40))
    }

    字符输出液晶显示
    void Print(unsigned char *str)
    {
    while(*str'\0')
    {
    LCD_Write(LCD_DATA*str)
    str++
    }
    }
    typedef union 定义类型
    {
    unsigned int i
    float f
    } value

    延时函数
    void delay(int z) z毫秒数
    {
    int xy
    for(xzx>0x)
    for(y125y>0y)
    }
    void sound() interrupt 1
    {
    beep~beep
    }

    void warn()
    {
    TR01

    }

    void main()
    {
    uchar txt[5]hg
    unsigned int temphumi
    value humi_valtemp_val 定义两体湿度温度
    float dew_point 记录露点值
    unsigned char error 检验否出现错误
    unsigned char checksum CRC
    uchar idata wendu[6] 记录温度
    uchar idata shidu[6] 记录湿度
    beep0THW0TLW0HHW0HLW0
    TMOD0x02
    TH00x01
    TL00x01
    ET01
    EA1
    LCD_Initial() 初始化液晶
    GotoXY(91) 选择温度显示位置
    Print(T) 5格空格
    GotoXY(01) 选择湿度显示位置
    Print(RH) 5格空格
    s_connectionreset() 启动连接复位
    while(1)
    {
    error0 初始化error0没错误
    error+s_measure((unsigned char*)&temp_vali&checksumTEMP) 温度测量
    error+s_measure((unsigned char*)&humi_vali&checksumHUMI) 湿度测量
    if(error0) s_connectionreset() 果发生错误系统复位
    else
    { read_date_time()
    format_datetime(date_time[6]Date+8) 年月日
    format_datetime(date_time[4]Date+11)

    format_datetime(date_time[3]Date+14)
    for(hg0hg<5hg++)
    { txt[hg]Date[hg+11]
    }
    strncpy(Timetxt5)
    format_datetime(date_time[2]Time+7) 时间转换
    format_datetime(date_time[1]Time+10)
    format_datetime(date_time[0]Time+13)
    GotoXY(00)
    Print(Time)
    humi_valf(float)humi_vali 转换浮点数
    temp_valf(float)temp_vali 转换浮点数
    calc_sth10(&humi_valf&temp_valf) 修正相湿度温度
    dew_pointcalc_dewpoint(humi_valftemp_valf) 计算e dew_point
    temptemp_valf*10
    humihumi_valf*10
    GotoXY(111) 设置温度显示位置
    wendu[0]temp1000+'0' 温度百位
    wendu[1]temp1000100+'0' 温度十位
    wendu[2]temp10010+'0' 温度位
    wendu[3]0x2E 数点
    wendu[4]temp10+'0' 温度数点第位
    Print(wendu) 输出温度
    GotoXY(31) 设置湿度显示位置
    shidu[0]humi1000+'0' 湿度百位
    shidu[1]humi1000100+'0' 湿度十位
    shidu[2]humi10010+'0' 湿度位
    shidu[3]0x2E 数点
    shidu[4]humi10+'0' 湿度数点第位
    Print(shidu) 输出湿度
    if((temp>400))
    {THW1}
    else {TR00beep0THW0}
    if((temp<200))
    {TLW1}
    else {TR00beep0TLW0}

    if((humi>700))
    {HHW1}
    else {TR00beep0HHW0}
    if((humi<500))
    {HLW1}
    else {TR00beep0HLW0}
    if((temp>400)||(temp<200)||(humi>700)||(humi<500))
    {warn()}
    }
    delay(800) 等足够长时间现行次转换
    }
    }

    43 仿真结果

    正常工作情况





















    图系统工作正常状态仿真图LCD显示前时间温度湿度软件设计温度限值40℃限值20℃湿度限值70rh限值50rh前温度湿度均设定范围工作正常

    温度高限情况










    图系统工作湿度超设定限值状态仿真图LCD显示前时间温度湿度软件设计湿度限值70rh限值50rh时湿度值709rh超设定70rhHH(湿度超限指示灯)亮时蜂鸣器鸣

    温度低限情况









    图系统工作温度低设定线状态仿真图LCD显示前时间温度湿度软件设计温度限值40℃限值20℃时温度值191℃低设定20℃TL(温度超限指示灯)亮时蜂鸣器鸣

    湿度低限值温度高限值情况










    图系统工作湿度低限值温度高限值状态仿真图LCD显示前时间温度湿度软件设计温度限值40℃限值20℃湿度限值70rh限值50rh前湿度469rh低设定50rhHL(湿度超限指示灯)亮前温度421℃高设定40℃TH(温度超限指示灯)亮时蜂鸣器鸣








    结束语

    单片机行业中正越越广泛应尤5152系列单片机动化领域迅速占领着重位取许令瞩目成展现广阔应前景
    次毕业设计:基单片机温湿度测量系统研究设计已基完成通次毕业设计掌握实践性质设计基步骤:首先市场温湿度测量系统初步解解研究现状存足设计方案利程度等等明确设计务达目标次确立设计方案进行原器件选型硬件设计protues软件画出设计电路图仿真进行系统软件设计时弄清楚模块实现功整系统进行软件编程实现
    力限系统存完善方值改进优化设计中键盘模块进行硬件部分设计未完成软件设计调试程中部分程序运行结果总达预期效果温湿度修正存着问题导致检测出温湿度实际存着误差方面问题会学工作中逐步加强完善
















    致谢

    两月努力毕业设计已基完成老师悉心指导学热心帮助分开通学四年专业知识学量课余阅读理知识较掌握通文设计实践力飞速提高文选题设计路xxx教授悉心指导渊博知识严谨治学态度崇高责心指导着利完成次毕业设计xxx教授工作执着奉献精神终生学楷模xxx教授致深深谢意
    衷心感谢学业予指导帮助位课老师工作勤恳学生关怀受益匪浅帮助利完成学业时感谢学程中帮助位学





















    参考文献

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    文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传

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    文***享

    贡献于2021-09-29

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