數字溫濕度計的設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 1 鍵用來切換顯示的模式（分別顯示實際所測得的溫濕度，預置的溫度值和預置的濕度值） ，S2 鍵用來設置初始溫度或者濕度的十位，S3 鍵用來設置初始溫度或者濕度的個位。報警電路就是把個發光二極管和 TA89C52 的 P0_4 口相連，當 P0_4 口為低電平時放光二極管被點亮。發光二極管的壓降一般為 — V，其工作電流一般取 10—20 mA 為宜。使用LED 作指示電路時，應該串接限流電阻，該電阻的阻值大小應根據不同的使用電壓和 LED 所需工作電流來選擇。I=(5V2V)/200Ω=15mA 這個電流能使放光二極管正常放光。如果電流小于 10mA 放光二極管的亮度會減弱，如果電流大于 20mA 發光二極管亮度會更強，但是會有損發光二級管的壽命有時候甚至會直接燒毀發光二極管。單片機復位有兩種：一種是上電復位，一種是按鍵復位。下圖用的就是按鍵復位，當按鍵按下時單片機的 RST 口從低電平變為高電平，從而進入復位狀態。當按鍵松開后，VCC 給電容 C3 充電，從而把 RST 口拉至電平，單片機進入工作狀態。只要把下圖的 RESET 按鍵和 R2 電阻去掉就成了上電復位了。AT89C52 中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器構成自激振蕩器。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容CC2 接在放大器的反饋回路中構成并聯振蕩電路，對外接電容 CC2 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩定性、起振的難易程度及溫度穩定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF 士 10pF，而如果使用陶瓷諧振器，建議選擇 40pF 士 l0pF。這里用到的是 12M 的石英晶體振蕩器和兩個 30pF 的電容。具體原理圖如下圖 31 所示。圖 31 主控制電路和測溫濕電路原理圖167。 驅動顯示電路數碼管的顯示有兩種方法：一種是靜態顯示，一種是動態掃描顯示。靜態顯示就是數碼管的段選端一對一與單片機的 I/O 相連，位選端則根據數碼管的極型來接地（GND）或者是高電平（VCC） 。靜態顯示實現起來比較簡單，但是浪費了單片機的 I/O 口資源。動態掃描顯示就是幾個數碼管的段選端可以同時接到單片機的 I/O 口，位選端一對一的接到單片機的其它 I/O 口，當位選信號選中某個數碼管時，那個數碼管就被點亮，而其它數碼管不亮。動態掃描顯示節省了單片機的 I/O 資源。采用動態顯示方案，設計中使用八個共陰極數碼管作為顯示載體，通過八路并口傳輸，共使用了十六個 I/O 口。顯示時采用循環移位法，即八位數碼管依次循環點亮，利用人眼睛的視覺暫留效果達到連續顯示，主程序每運行一遍便調用一次顯示子程序，將數據顯示出來。顯示部分為八位共陽極數碼管（四位一組），數碼管的段端 A,B,C,D,E,F,G 和 DP 與 TA89C52 的 P1 口相連，順序可以根據硬件接線方便而定。數碼管的字段通過八個 PNP 型的小功率放大三極管 S9012 與TA89C52 的 P2 口相連。因為 AT89C52 的端口輸出電流太小（只有幾 mA）不能點亮這八位數碼管，所以這里用了八個 S9012 來驅動它們。具體原理圖如下圖 32所示。這里用的是 S9012H331,放大倍數 150 倍左右。下圖數碼管的段選端與單片機的 I/O 間還有一個 470Ω 的電阻。=()/== *150=137mACMAX=()/470Ω*8=46mA(足以點亮數碼管了)I圖 32 驅動顯示電路原理圖第四章 軟件設計及分析167。 DHT91 傳輸時序和指令集 ]7[167。 通訊復位時序串行時鐘輸入 (SCK)用于微處理器與 DTH91 之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態邏輯，因而不存在最小 SCK 頻率。串行數據 (DATA) 三態門用于數據的讀取。DATA 在 SCK 時鐘下降沿到來之后改變狀態，并僅在 SCK 時鐘上升沿有效。數據傳輸期間，在 SCK 時鐘高電平時，DATA 必須保持穩定。為避免信號沖突，微處理器應驅動 DATA 在低電平。需要一個外部的上拉電阻（例如：10kΩ）將信號提拉至高電平。如果與 DTH91 通訊中斷，下列信號時序可以復位串口：當 DATA 保持高電平時，觸發 SCK 時鐘 9 次或更多。這些時序只復位串口，狀態寄存器內容仍然保留。圖 41 通訊復位時序167。 啟動傳輸時序用一組“啟動傳輸”時序，來表示數據傳輸的初始化。它包括：當 SCK 時鐘高電平時 DATA 翻轉為低電平，緊接著 SCK 變為低電平，隨后是在 SCK 時鐘高電平時 DATA 翻轉為高電平。在下一次指令前，發送一個“傳輸啟動”時序。啟動傳輸時序如下圖 42 所示。圖 42 啟動傳輸時序167。 數據傳輸和指令集后續命令包含三個地址位（目前只支持“000” ） ，和五個命令位。DTH 91 會以下述方式表示已正確地接收到指令：在第 8 個 SCK 時鐘的下降沿之后，將DATA 下拉為低電平（ACK 位） 。在第 9 個 SCK 時鐘的下降之后，釋放 DATA（恢復高電平） 。發布一組測量命令（‘00000101 ’表示相對濕度 RH， ‘00000011 ’表示溫度 T）后，控制器要等待測量結束。這個過程需要大約 20/80/320ms ，分別對應 8/12/14bit 測量。確切時間隨內部晶振速度的變化而變化，最多可能有30%的變化。DTH91 通過下拉 DATA 至低電平并進入空閑模式，表示測量的結束。控制器在再次觸發 SCK 時鐘前，必須等待這個“數據備妥”信號來讀出數據。檢測數據可以先被存儲，這樣控制器可以繼續執行其它任務在需要時再讀出數據。接著傳輸 2 個字節的測量數據和 1 個字節的 CRC 奇偶校驗。uC 需要通過下拉DATA 為低電平，以確認每個字節。所有的數據從 MSB 開始，右值有效（例如：對于 12bit 數據，從第 5 個 SCK 時鐘起算作 MSB；而對于 8bit 數據，首字節則無意義） 。用 CRC 數據的確認位，表明通訊結束。如果不使用 CRC8 校驗，控制器可以在測量值 LSB 后，通過保持確認位 ack 高電平，來中止通訊。在測量和通訊結束后，DTH91 自動轉入休眠模式。DTH91 的指令集如下表 41 所示。表 41 命令集167。 濕度的測量時序圖 43 測量濕度的時序167。 輸出轉換為物理量由能隙材料 PTAT (正比于絕對溫度) 研發的溫度傳感器具有極好的線性。可用如下公式將數字輸出轉換為溫度值：Temperature = d1 +d2 .SOTd1 和 d2 的值如下表 42 所示。表 42 溫度轉換系數為了補償濕度傳感器的非線性以獲取準確數據，建議使用如下公式 1 修正輸出數值：RHlinear = c1 + c2 .SORH + c3 .SORH2c1,c2 和 c3 值如下表 43 所示。表 43 濕度轉換系數濕度傳感器相對濕度的溫度補償實際測量溫度與 25℃ (~77℉)相差較大時，應考慮濕度傳感器的溫度修正系數：RHtrue = (T176。C 25).(t1 + t2 .SORH) + RHlineart1 和 t2 的值如下表 44 所示。表 44 溫度補償系數RHtrue 就是測量的濕度值。167。 DHT91的 DC特性。DHT91 的 DC 特性如下表 45 所示。表 45 DHT91 的 DC 特性167。 程序流程圖開始通訊復位啟動傳輸定時器初始化寫濕度指令成功 error=0失敗 error=1讀濕度值成功 error=0失敗 error=1寫溫度指令成功 error=0失敗 error=1讀溫度值成功 error=0失敗 error=1Error=1?Y 數據處理顯示處理通訊復位啟動傳輸N定時器時間到中斷其它程序設置初始值刷新數碼管回到中斷點圖 44 程序流程圖167。 程序的設計167。 通訊復位子程序void s_connectionreset(void){unsigned char i。DATA=1。SCK=0。for(i=0。i9。i++){SCK=1。SCK=0。}} 通訊復位子程序用來復位串口的，當傳輸中斷或者傳輸過程中發生了錯誤時就需要從新對串口進行復位操作。167。 傳輸啟動子程序void s_transstart(void){DATA=1。SCK=0。_nop_()。SCK=1。_nop_()。DATA=0。_nop_()。SCK=0。_nop_()。_nop_()。_nop_()。SCK=1。_nop_()。DATA=1。_nop_()。SCK=0。}傳輸啟動子程序是用來表示數據傳輸的初始化。每次對傳感器進行寫命令或者讀命令前先進行以上程序方可。167。 寫一個字節子程序char s_write_byte(unsigned char value){unsigned char i,error=0。for(i=0x80。i0。i/=2){if(iamp。value)DATA=1。elseDATA=0。SCK=1。_nop_()。_nop_()。_nop_()。SCK=0。}DATA=1。SCK=1。error=DATA。SCK=0。return error。}可以通過寫一個字節子程序對傳感器進行寫指令操作。若想讀出濕度值就向傳感器寫入‘00000101’如想讀出溫度值就向傳感器寫入‘00000011’ 。167。 讀一個字節子程序char s_read_byte(unsigned char ack){unsigned char i,val=0。DATA=1。for(i=0x80。i0。i/=2){SCK=1。if(DATA) {val=(val|i)。}SCK=0。}DATA=!ack。SCK=1。_nop_()。_nop_()。_nop_()。SCK=0。DATA=1。 return val。} 通過讀一個字節子程序從傳感器讀出溫度值或濕度值，把相應的數據送到單片機的寄存器中。167。 數據處理子程序 void calc_sth11(float *p_humidity,float *p_temperature){const float C1=。const float C2=。 const float C3=。 const float T1=。 const float T2=。 float rh=*p_humidity。 float t=*p_temperature。 float rh_lin。 float rh_true。 float t_c。 t_c=t*。 rh_lin=C3*rh*rh+C2*rh+C1。 rh_true=(t_c25)*(T1+T2*rh)+rh_lin。 if(rh_true) rh_true=。 *p_temperature=t_c。 *p_humidity=rh_true。}把從傳感器讀出的二進制數轉換成相應的十進制數。167。 顯示子程序void display(float humi,float temp){int humi1,temp1。humi1=(humi*10)。 temp1=(temp*10)。if(temp10){dispbuf[0]=10。temp1=abs(temp1)。}else{dispbuf[0]=11。}if(t==0){dispbuf[1]=temp1/100。dispbuf[2]=temp1/10%10。dispbuf[3]=temp1%10。dispbuf[4]=11。dispbuf[5]=humi1/100。dispbuf[6]=humi1/10%10。dispbuf[7]=humi1%10。if((humihumiset)||(temptempset)){P0_4=0。}else{P0_4=39。Z39。}}else{if(t==1){if(temph9){dispbuf[0]=10。}else{dispbuf[0]=11。}dispbuf[1]=temph%10。dispbuf[2]=templ%10。dispbuf[3]=11。dispbuf[4]=11。dispbuf[5]=11。dispbuf[6]=11。dispbuf[7]=11。}else{dispbuf[0]=11。dispbuf[1]=11。dispbuf[2]=11。disp