2022年单片机温湿度显示报警系统设计方案.docx

精品学习资源单片机温湿度显示报警系统设计1 引言1.1 选题背景20 世纪末，电子技术获得了飞速的进展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的进展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快1 ；目前，单片机正朝着高性能和多品种方向进展趋势将是进一步向着CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面进展；下面是单片机的主要进展趋势 2 ；单片机应用的重要意义仍在于，它从根本上转变了传统的掌握系统设计思想和设计方法 3 ；从前必需由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了；这种软件代替硬件的掌握技术也称为微掌握技术，是传统掌握技术的一次革命4；单片机模块中最常见之一的是传感器，温湿度显示报警系统是一种基于单片机的用数字电路技术实现温湿度掌握的装置，在实践社会生产当中拥有广泛的应用；1.2 目的和意义随着社会的进展，人们对时间和环境中的温度及湿度的要求越来越高，特殊在 日常的生活中和人们的生活和健康有着紧密的联系，特殊是当人们乘坐公共交通工 具时，温湿度以及实时时间和人们的出行都有着亲密的联系；温湿度掌握在日常生 活中使用比较普遍 , 如各种仪器掌握箱、温室或生产车间的温度湿度掌握、空调列车车厢空气环境的掌握等 5 ；常见的低端产品多采纳机械指针式或水银柱式温湿度计 , 体积小、质量轻、价格低、安装简便；但是 , 此类产品测量精度低 , 没有 LED 显示屏, 不能向智能化方向进展 , 不利于进行功能扩展，如不能自动报警 6 ；目前，虽然在工业生产中和科研试验中通过对温湿度测量来进行自动掌握的设备越来越普及，应用场合也越来越多；但是，随之而来的问题是如何能够测得精确的温湿度以保证自动掌握设备能够正确地发出掌握指令来掌握生产过程；另一方 面，假如温度或者湿度过高过低可能会对一些设备中的一些半导体元器件造成损坏欢迎下载精品学习资源7 ；因此，对于自动温湿度报警的需求也在逐步增加；本文基于以上方面的考虑，讨论并设计了一种基于单片机的自动温湿度显示与报警系统；一般温湿度掌握系统中的温湿度测量均采纳热敏电阻与湿敏电容，这种传统的模拟式温湿度传感器一般都需要设计信号调理电路并经过复杂的校准和标定过程，因此测量精度难以保证，且在线性度、重复性、互换性等方面也存在肯定问题8；这种传感器只适合那些测量点数较少，对精度要求不高的场合；因此设计出一款基于单片机的精度高、稳固性好、成本低的温湿度显示报警系统具有重要实际意义；1.3 技术要求和设计范畴现代社会越来越多的试验都要求在严格的环境条件下完成，而温度和湿度是 试验室最基本的环境条件，也是对试验影响较大的因素；一般温湿度掌握系统中的 温湿度测量均采纳热敏电阻与湿敏电容9 ，这种传统的模拟式温湿度传感器一般都需要设计信号调理电路并经过复杂的校准和标定过程，因此测量精度难以保证，且 在线性度、重复性、互换性等方面也存在肯定问题；这种传感器只适合那些测量点 数较少，对精度要求不高的场合；因此设计出一款精度高、稳固性好、成本低的温湿度检测掌握系统将具有肯定的市场；本系统采纳具有高精度10 、防干扰等优点的数字式传感器 SHT11，不需要外部元件，可适配各种单片机；这为开发新一代的温湿度测控系统供应了有利条件，同时也有助于将温湿度测控技术提高到新的水平；1.4 进呈现状单片机产生于 20 世纪 70 岁月末，经受了 SCM、MCU 、SOC 三大阶段 11；<1）SCM 即单片微型运算机阶段，主要是寻求正确的单片形状嵌入式系统的正确体系结构； “创新模式 ”获得胜利，奠定了SCM 与通用运算机完全不同的进展道路；<2） MCU 即微掌握器阶段 12，主要的技术进展方向是：不断扩展满意嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化掌握才能；<3）单片机是嵌入式系统的独立进展之路，向MCU 阶段进展的重要因素 13 ，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的进展自然形成了SOC 化趋势；随着微电子技术、 IC 设计、 EDA 工具的进展 14，基于 SOC 的单片机应用系统设计会有较大的发展；2 / 45欢迎下载精品学习资源智能温度传感器在 20 世纪 90 岁月中期问世；它是微电子技术、运算机技术和自动测试技术的结晶；目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品；智能 温度传感器内部包含温度传感器、A/D 传感器 15 、信号处理器、储备器和接口电路；有的产品仍带多路挑选器、中心掌握器、随机存取储备和只读储备器；智能温 度传感器能输出温度数据及相关的温度掌握量，适配各种微掌握器，并且可通过软 件来实现测试功能，温度计也越来越智能化；跟电子温度计一样湿度计随着湿度传感器的进展趋于成熟；随着智能检测系统的飞速进展，基于单片机的温湿度检测系统将多传感器系统结合在一起；如何把多传感器集中于一个检测掌握系统，综合利用来自多传感器的信息，获得对被测对象的牢靠明白和说明，以利于系统做出正确的响应、决策和掌握以及报警，是智能检测掌握统中需要解决的重要问题；2 方案论证2.1 方案设计思路温湿度报警系统的设计以单片机AT89C51 为核心，通过掌握单片机的 P1 口的一些端口来调剂当前温湿度的显示，完成了温湿度的显示报警功能，在程序中设置温湿度范畴后，达到指定范畴后让LED 灯的闪亮来实现温湿度掌握的成效，让LED1602 液晶屏接到单片机的串口上，赋值来掌握1602 的显示；因此，整个方案设计包含四个部分，即：单片机最小系统部分、显示部分、温湿度数据采集部分、报警部分；2.2 方案挑选方案：单片机编程，用单片机设计电路，充分利用好AT89C51 单片机的 I/O口，使用软硬件结合的方式，具体的基本框图如图161 所示：被测对象温湿度传感器显示部分单片机AT89S51报警部分欢迎下载精品学习资源图 1 单片机设计电路的基本框图方案挑选：从上述原理图看来，这种设计方案电路结构简洁，条理清楚，调试也相对便利，易于实现；2.3 设计流程Proteus 电路设计源程序设计生成目标代码基于 proteus 仿真对于温湿度显示报警系统的设计，先用PROTEUS 做电路仿真，再在 KEIL 软件中编写程序生成源代码，最终将PROTEUS 和 KEIL连接起来进行在线仿真；设计流程如图 17 2 所示；欢迎下载精品学习资源2.4 软件环境图 2 系统设计流程图欢迎下载精品学习资源2.4.1 PROTEUS 软件本设计主要用Proteus7.5 电子设计软件进行电子线路的设计和仿真；Proteus 软件的功能很强大，它不仅可以在线仿真模拟电子，数字电子和单片机，仍可以将设计直接转换成 PCB 版图18，因此，受到众多电子工程师的宠爱；电路原理图的设计是仿真中的第一步，也是特别重要的一步；电路原理图设计得好坏将直接影响到后面的工作；第一，原理图的正确性是最基本的要求，由于在一个错误的基础上所进行的工作是没有意义的；其次，原理图应当布局合理，这样不仅可以尽量防止出 错，也便于读图、便于查找和订正错误；最终，在满意正确性和布局合理的前提下应力求原理图的美观；电路原理图的设计过程可分为以下几个步骤：<1）置电路图纸参数及相关信息依据电路图的复杂程度设置图纸的格式、尺寸、方向等参数以及与设计有关的信息，为以后的设计工作建立一个合适的工作平面；欢迎下载精品学习资源<2）装入所需要的元件将所需的元件装入设计系统中，以便从中查找和选定所需的元器件；<3）设置元件将选定的元件放置到已建立好的工作平面上，并对元件在工作平面上的位置进行调整，对元件的序号、参数、显示状态等进行定义和设置，以便为下一步的仿真工作打好基础；<4）连线电路图利用 Proteus所供应的各种工具、命令进行画图工作，将事先放置好的元器件用具有电气意义的导线、网络标号等连接起来，布线终止后，一张完整的电路原理图 基本完成；<5）调整、检查和修改利用 Proteus所供应的各种工具对前面所绘制的原理图做进一步的调整和修改；<6）补充完善对原理图做一些相应的说明、标注和修饰，增加可读性和可观性；<7）仿真这部分工作主要是对设计完成的原理图结合KEIL 在线仿真，调试并修改程序；2.4.2 Keil C51 软件Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比， C 语言在功能上、结构性、可读性、可保护性上有明显的优势，因而易学易用；用过汇编语言后再使用 C 来开发，体会更加深刻；Keil C51 软件供应丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 Windows 界面；另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 Keil C51 生成的目标代码效率特别之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，简洁懂得；在开发大型软件时更能表达高级语言的优势；单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为 CPU 可以执行的机器码有两种方法，一种Keil 软件图标是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了；机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于 MCS-51 单片机的汇编软件有早期的 A51 ，随着单片机开发技术欢迎下载精品学习资源的不断进展，从普遍使用汇编语言到逐步使用高级语言开发，单片机的开发软件也 在不断进展， Keil 软件是目前最流行开发MCS-51 系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil 即可看出； Keil 供应了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库治理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境 <uVision ）将这些部份组合在一起；运行Keil 软件需要 Pentium或以上的 CPU，16MB 或更多 RAM 、20M 以上闲暇的硬盘空间、 WIN98 、NT、WIN2000 、WINXP 等操作系统；把握这一软件的使用对于使用51 系列单片机的爱好者来说是特别必要的，假如你使用C 语言编程，那么 Keil 几乎就是你的不二之选<目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用 C 语言而仅用汇编语言编程，其便利易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍；下面具体介绍 Keil C51 开发系统各部分功能和使用；<1）Keil C51 单片机软件开发系统的整体结构： C51 工具包的整体结构，其中uVision 与 Ishell 分别是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成开发环境 IDE> ，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程；开发人员可用IDE 本身或其它编辑器编辑 C 或汇编源文件；然后分别由 C51 及 A51 编译器编译生成目标文件.OBJ>；目标文件可由 LIB51 创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51 连接定位生成肯定目标文件 .ABS> ；ABS 文件由 OH51 转换成标准的 Hex 文件，以供调试器 dScope51或 tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM 中；<2）使用独立的 Keil 仿真器时，留意事项：仿真器标配11.0592MHz 的晶振， 但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振；仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统；仿真芯片的31 脚</EA ）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内 ROM ，不能使用片外 ROM ；但仿真器外引插针中的 31 脚并不与仿真芯片的 31 脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM< 其 CPU 的/EA 引脚接至低电平）的目标系统中使用；3 过程论述3.1 AT89C51 单片机最小系统欢迎下载精品学习资源3.1.1 AT89C51 单片机最小系统原理图最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分19 ；下面图 3 为 AT89C51 单片机的最小系统电路图；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3.1.2 电源引脚图 3 单片机最小系统电路图Vcc40电源端GND20接地端欢迎下载精品学习资源工作电压为 5V ，另有 AT89LV51 工作电压就是 2.7-6V, 引脚功能一样；3.1.3 外接晶体引脚XTAL119XTAL218欢迎下载精品学习资源图 4 晶振连接的内部、外部方式图晶振连接的内部、外部方式如上图4 所示；XTAL1 是片内振荡器的反相放大器输入端， XTAL2就是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到 XTAL1 ，而 XTAL2悬空；内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz ，时钟频率就为 6MHz ；晶振的频率可以在1MHz-24MHz内挑选；电容取30PF 左右；系统的时钟电路设计是采纳的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路；AT89 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器；引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端；这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器；外接晶体谐振器以及电容C1 和 C2 构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中；对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳固性、起振的快速性和温度的稳固性；因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz ，电容应尽可能的挑选陶瓷电容，电容值约为 22F；在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯 片靠近，以削减寄生电容，更好地保证震荡器稳固和牢靠地工作；3.1.4 复位RST9在振荡器运行时，有两个机器周期<24 个振荡周期）以上的高电平显现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51 芯片便循环复位；复位后 P0 P3 口均置 1 引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR 全部清零；当复位脚由高电平变为低电平常，芯片为ROM 的 00H 处开头运行程序；复位是由外部欢迎下载精品学习资源的复位电路来实现的；片内复位电路是复位引脚RST 通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次；复位电路通常采纳上电自动复位和按钮复位两种方式，此电路系统采纳的是上电与按钮复位电路；当时钟频率选用6MHz 时， C 取 22F， Rs 约为200，Rk 约为 1K；复位操作不会对内部RAM 有所影响；常用的复位电路如下图 6 所示：图 5 常用复位电路图3.1.5 输入输出引脚1> P0 端口P0.0-P0.7 P0是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口，端口置 1<对端口写 1）时作高阻抗输入端；作为输出口时能驱动8 个 TTL ；对内部 Flash 程序储备器编程时，接收指令字节；校验程序时输出指令字节， 要求外接上拉电阻；在拜访外部程序和外部数据储备器时，P0 口是分时转换的地址 低 8 位>/数据总线，拜访期间内部的上拉电阻起作用；2> P1 端口P1.0P1.7 P1 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口；输出时可驱动 4 个 TTL ；端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用；对内部 Flash程序储备器编程时，接收低 8 位地址信息；欢迎下载精品学习资源3> P2 端口P2.0P2.7 P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口；输出时可驱动 4 个 TTL ；端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用；对内部 Flash程序储备器编程时，接收高 8 位地址和掌握信息；在拜访外部程序和 16 位外部数据储备器时， P2 口送出高 8 位地址；而在拜访 8位地址的外部数据储备器时其引脚上的内容在此期间不会转变；4> P3 端口P3.0P3.7 P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口；输出时可驱动 4 个 TTL ；端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用；对内部 Flash 程序储备器编程时，接掌握信息；除此之外P3 端口仍用于一些特地功能，具体如下表 1；表 1 P3 端口引脚兼用功能表P3 引脚兼用功能P3.0串行通讯输入 <RXD ）P3.1串行通讯输出 <TXD ）P3.2外部中断 0< INT0 ）P3.3外部中断 1<INT1 ）P3.4定时器 0 输入 T0>P3.5定时器 1 输入 T1>P3.6外部数据储备器写选通WRP3.7外部数据储备器写选通RD3.2 LCD1602 显示系统3.2.1 LCD1602 显示系统液晶显示器普遍地用于直观地显示数字系统或字符的运行状态和工作数据，按照材料及产品工艺 20 ，单片机应用系统中常用的显示器有：发光二极管LED 显示器、液晶 LCD 显示器、 CRT 显示器等； LCD 显示器是现在最常用的显示器之一， 其仿真电路图如下所示；欢迎下载精品学习资源图 6 LED1602 显示器的符号3.2.2 液晶显示器简介<1> 在日常生活中，我们对液晶显示器并不生疏；液晶显示模块已作为许多电子产品的通过器件，如在运算器、万用表、电子表及许多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形；在单片机的人机沟通界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、 LED 数码管、液晶显示器；发光管和LED 数码管比较常用，软硬件都比较简洁，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用；在单片机系统中应用晶液显示器有以下几个优点：显示质量高 由于液晶显示器每一个点在收到信号后就始终保持那种颜色和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器<CRT）那样需要不断刷新新亮点；因此，液晶显示器画质高且不会闪耀；数字式接口 液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简洁牢靠，操作更加便利；体积小、重量轻 液晶显示器通过显示屏上的电极掌握液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多；功耗低 相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC 上，因而耗电量比其它显示器要少得多；欢迎下载精品学习资源<2>液晶显示原理 :液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行掌握，有电就有显示，这样即可以显示出图形；液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、 PDA 移动通信工具等众多领域；<3>液晶显示器的分类 :液晶显示的分类方法有许多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等；除了黑白显示外，液晶显示器仍有多灰度有彩色显示 等；假如依据驱动方式来分，可以分为静态驱动<Static）、单纯矩阵驱动 <SimpleMatrix ）和主动矩阵驱动 <Active Matrix ）三种；<4> 一般 1602 字符型液晶显示器实物如下列图21 ：图 7 型液晶显示器实物图3.2.3 LCD1602 引脚功能说明1602LCD 采纳标准的 14 脚<无背光）或 16 脚<带背光）接口，各引脚接口 ,编号符号引脚说明如下所示：第1 脚： VSS 为地电源；第2 脚： VDD 接5V 正电源；第3 脚： VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生 “鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度；第4 脚： RS 为寄存器挑选，高电平常挑选数据寄存器、低电平常挑选指令寄存器；第5 脚： R/W 为读写信号线，高电平常进行读操作，低电平常进行写操作；当RS 和R/W共同为低电平常可以写入指令或者显示地址，当RS 为低电平 R/W 为高电平常可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电平常可以写入数据；欢迎下载精品学习资源第6 脚： E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平常，液晶模块执行命令；第7 14 脚： D0D7 为8 位双向数据线；第15 脚：背光源正极；第 16 脚：背光源负极；3.2.4 LCD1602 的指令说明准时序1602 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的；<说明： 1 为高电平、 0 为低电平）指令 1:清显示，指令码 01H,光标复位到地址 00H 位置；指令 2:光标复位，光标返回到地址 00H；指令 3:光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:屏上全部文字是否左移或者右移；高电平表示有效，低电平就无效；指令 4:显示开关掌握； D：掌握整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：掌握光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B： 掌握光标是否闪耀，高电平闪耀，低电平不闪耀；指令 5:光标或显示移位 S/C：高电平常移动显示的文字，低电平常移动光标；指令 6:功能设置命令 DL ：高电平常为 4 位总线，低电平常为8 位总线 N：低电平常为单行显示，高电平常双行显示F: 低电平常显示 5x7 的点阵字符，高电平常显示 5x10 的点阵字符；指令 7:字符发生器 RAM 地址设置；指令 8:DDRAM 地址设置；指令 9:读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，假如为低电平表示不忙；指令 10:写数据；指令 11:读数据；1602液晶模块内部的掌握器共有11 条掌握指令，如表2 所示； 表 2 1602 液晶模块内部的掌握器的11 条掌握指令序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示0000000001欢迎下载精品学习资源基本操作时序表与读写操作时序如表表 3 基本操作时序表3 和图 8，9 所示；读状态输入RS=L ，R/W=H ，E=H输出D0 D7= 状态字写指令输入RS=L ， R/W=L ， D0 D7= 指令码， E=高脉冲输出无读数据输入RS=H ，R/W=H ，E=H输出D0 D7= 数据写数据输入RS=H ， R/W=L ， D0 D7= 数据， E= 高脉冲输出无2光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开 /关掌握0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址写数到 CGRAM 或10DDRAM ）10要写的数据内容11从 CGRAM 或 DDRAM读数11读出的数据内容欢迎下载精品学习资源图 8 读操作时序图 9 写操作时序3.2.5 程序流程图 具体程序见附录 >欢迎下载精品学习资源开头LCD 初始化延时设第一行显示位置显示第一行内容设其次行显示位置显示其次行内容图 10 程序流程图3.3 SHT10 传感器3.3.1 温湿度传感器电路图图 11 温湿度传感器电路图欢迎下载精品学习资源3.3.2 产品简介SHT10 属于 Sensirion 温湿度传感器家族中的贴片封装系列 22；传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号；传感器包括一个电容性聚合体测湿敏锐元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯 片上，与 14 位的 A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接；因此，该产品具有品质杰出、响应快速、抗干扰才能强、性价比高等优点；传感器芯片此说明书适用 于 SHT1x-V4 ；SHT1x-V4 是第四代硅传感芯片，除了湿度、温度敏锐元件以外，仍包括一个放大器， A/D 转换器， OTP 内存和数字接口；材质传感器的核心为 CMOS 芯片，外围材料顶层采纳环氧 LCP ，底层为 FR4；传感器符合 ROHS 和 WEEE 标准，因此不含 Pb, Cd, Hg, Cr6+>, PBB,PBDE；3.3.3 SHT10 引脚图 12 SHT10 引脚图<1）电源引脚 VDD 、GNDSHT10的供电电压范畴为 2.4-5.5V, 建议供电电压为 3.3V ；在电源引脚 <VDD ， GND）之间须加一个 100nF的电容，用以去耦滤波； SHT10 的串行接口，在传感器信号的读取及电源损耗方面，都做了优化处理；传感器不能依据I2C协议编址，但是，假如 I2C 总线上没有挂接别的元件，传感器可以连接到I2C 总线上，但单片机必需依据传感器的协议工作；<2）串行时钟输入 SCKSCK 用于微处理器与 SHT10 之间的通讯同步；由于接口包含了完全静态规律，欢迎下载精品学习资源因而不存在最小 SCK频率；<3）串行数据 DATA图 13时序图DATA 引脚为三态结构，用于读取传感器数据. 当向传感器发送命令时 , DATA 在SCK 上升沿有效且在 SCK 高电平常必需保持稳固； DATA 在SCK 下降沿之后转变；为确保通讯安全， DATA 的有效时间在 SCK 上升沿之前和下降沿之后应当分别延长至 TSU and THO 参见图 11； 当从传感器读取数据时 , DATA TV在 SCK 变低以后有效，且保护到下一个 SCK 的下降沿 ；为防止信号冲突，微处理器应驱动 DATA 在低电平；需要一个外部的上拉电阻 <例如： 10k）将信号提拉至高电平；上拉电阻通常已包含在微处理器的 I/O 电路中加重的 DATA 线由传感器掌握 ,一般的DATA 线 由单片机掌握 . 有效时间依据 SCK 的时序.图 14 启动传输时序图后续命令包含三个地址位 <目前只支持 000”），和五个命令位； SHT1x 会以下欢迎下载精品学习资源述方式表示已正确地接收到指令：在第 8 个SCK 时钟的下降沿之后，将 DATA 下拉为低电平 <ACK 位）；在第 9 个SCK时钟的下降沿之后，释放 DATA< 复原高电平）；3.3.4 传感器的通讯<1）启动传感器第一，挑选供电电压后将传感器通电，上电速率不能低于1V/ms；通传感器需要11ms 进入休眠状态，在此之前不答应对传感器发送任何命令；<2 ）发送命令用一组 “启动传输 ”时序，来完成数据传输的初始化；它包括：当SCK 时钟高电平常 DATA 翻转为低电平，紧接着SCK 变为低电平，随后是在 SCK 时钟高电平常DATA 翻转为高电平；参见图 12；" 启动传输 " 时序后续命令包含三个地址位 <目前只支持 000”），和五个命令位； SHT1x 会以下述方式表示已正确地接收到指令：在 第 8 个 SCK 时钟的下降沿之后，将DATA 下拉为低电平 <ACK 位）；在第 9 个 SCK 时钟的下降沿之后，释放 DATA<复原高电平）；命令 代码预留 0000x 温度测量00011湿度测量 00101读状态寄存器 00111写状态寄存器 00110预留 0101x-1110x 软复位, 接口复位 , 状态寄存器复位即复原为默认状态 .在要发送下一个命令前，至少等待 11ms.<3）温湿度测量 23发布一组测量命令 <00000101表示相对湿度 RH，0000001表1示温度 T）后，掌握器要等待测量终止；这个过程需要大约20/80/320ms，分别对应 8/12/14bit 测量；准确的时间随内部晶振速度，最多可能有-30%的变化； SHT1x 通过下拉 DATA 至低电平并进入闲暇模式，表示测量的终止；掌握器在再次触发SCK 时钟前，必需等待这个 “数据备妥 ”信号来读出数据；检测数据可以先被储备，这样掌握器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据；接着传输2 个字节的测量数据和 1 个字节的CRC 奇偶校验 <可挑选读取）； uC 需要通过下拉 DATA 为低电平，以确认每个字节；全部的数据从 MSB 开头，右值有效 <例如：对于 12bit 数据，从第 5 个 SCK 时钟起算作 MSB ；而对于 8bit 数据，首字节就无意义）；在收到CRC 的确认位之后，说明通讯终止；假如不使用CRC-8 校验，掌握器可以在测量值 LSB 后，通过保在测量和通讯终止后， SHT1x 自动转休眠模式；欢迎下载精品学习资源<4）通讯复位时序假如与SHT1x 通讯中断，可通过以下信号时序复位：当DATA 保持高电平常， 触发SCK 时钟9 次或更多，参阅图 13；接着发送一个 “传输启动 ”时序；这些时序只复位串口，状态寄存器内容仍旧保留；图 15 复位时序<5）CRC-8 Checksum运算数据传输的牢靠性由 CRC-8 的校验来保证 . 它确保可以检测并去除全部错误数据；状态寄存器 SHT1x 的某些高级功能可以通过给状态寄存器发送指令来实现，如挑选测量辨论率，电量不足提示或启动加热功能等；在读状态寄存器或写状态寄存器之后， 8 位状态寄存器的内容将被读出或写入，如下列图；图 16 8 位状态寄存器的内容3.3.5 信号转换欢迎下载精品学习资源<1）相对湿度湿度的非线性补偿请参阅下图，为获得精确的测量数据，建议用以下公式进行信号转换；linear 1 2 RH 3 RH RH = c + c. SO + c . SO %RH>图 17 从 SORH 到相对湿度的转化<2）湿度信号的温度补偿由于实际温度与测试参考温度 25 77>的显著不同， 湿度信号需要温度补偿；温度校正粗略对应于 0.12%RH/50%RH；true C 1 2 RH linear RH = T - 25 . t + t . SO + RH °温度由能隙材料 PTAT 正比于肯定温度 > 研发的温度传感器具有极好的线性；可用如下公式将数字输出 SOT>转换为温度值，温度转换系数如下图所示；1 2 T T = d + d . SO图 18温度转换系数 1<3）露点SHT1x 并不直接进行露点测量 ,，但露点可以通过温度和湿度读数运算得到.；欢迎下载精品学习资源由于温度和湿度在同一块集成电路上测量，SHT1x 可测量露点；露点的运算方法许多，绝大多数都很复杂； 对于-40 50 °C 温度范畴的测量，通过下面的的公式可得到较好的精度，参数见下图所示；图 19 露点 Td> 运算参数3.3.6 环境稳固性假如传感器用于装备或机械中，要确保用于测量的传感器与用于参考的传感器感知的是同一条件的温度和湿度；假如传感器被放置于装备中，反应时间会延长， 因此在程序设计中要保证预留足够的测量时间；传感器在其它测试条件下的性能， 我们不予保证，特殊是在用户需要的特定场合；欢迎下载精品学习资源3.3.7 传感器原理流程图如下开头温湿度采集温湿度转换数据处理欢迎下载精品学习资源温湿度判定否是否反常？是报警输出欢迎下载精品学习资源图20传感器原理流程图欢迎下载精品学习资源3.4 报警系统3.4.1 报警电路图当启动仿真程序时，用手调剂传感器上的按键时，可以调剂温度与湿度的数据转换和相应的温湿度显示数据的递增或递减；<具体编写程序见附录）欢迎下载精品学习资源4.1 试验目的与原理图 21 报警电路图4 仿真与调试欢迎下载精品学习资源在此介绍一下我设计温湿度掌握系统的工作原理：论文目标：温度范畴18-27 度， 湿度 40%-70%；