基于單片機溫濕度顯示警報系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ATA 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。上拉電阻通常已包含在微處理器的I/O 電路中加重的DATA線由傳感器控制,普通的DATA 線 由單片機控制. 有效時間依據SCK 的時序.圖13　時序圖圖14 啟動傳輸時序圖后續命令包含三個地址位（目前只支持000”），和五個命令位。SHT1x 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時鐘的下降沿之后，釋放DATA（恢復高電平）。 傳感器的通訊（1）啟動傳感器首先，選擇供電電壓后將傳感器通電，上電速率不能低于1V/ms。通傳感器需要11ms 進入休眠狀態，在此之前不允許對傳感器發送任何命令。（2 ）發送命令用一組“ 啟動傳輸”時序，來完成數據傳輸的初始化。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。參見圖12。啟動傳輸 時序后續命令包含三個地址位（目前只支持000”），和五個命令位。SHT1x 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時鐘的下降沿之后，釋放DATA（恢復高電平）。命令 代碼預留 0000x溫度測量00011濕度測量00101讀狀態寄存器 00111寫狀態寄存器 00110預留 0101x1110x軟復位, 接口復位, ，至少等待11ms. （3）溫濕度測量[23]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。確切的時間隨內部晶振速度，最多可能有30%的變化。SHT1x 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（可選擇讀取）。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）。在收到CRC 的確認位之后，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，通過保在測量和通訊結束后，SHT1x 自動轉休眠模式。（4）通訊復位時序如果與SHT1x 通訊中斷，可通過下列信號時序復位：當DATA 保持高電平時，觸發SCK 時鐘9 次或更多，參閱圖13。接著發送一個“傳輸啟動”時序。這些時序只復位串口，狀態寄存器內容仍然保留。圖15 復位時序（5）CRC8 Checksum 計算數據傳輸的可靠性由CRC8 的校驗來保證. 它確保可以檢測并去除所有錯誤數據。狀態寄存器SHT1x 的某些高級功能可以通過給狀態寄存器發送指令來實現，如選擇測量分辨率，電量不足提醒或啟動加熱功能等。在讀狀態寄存器或寫狀態寄存器之后，8 位狀態寄存器的內容將被讀出或寫入，如圖所示。圖16 8位狀態寄存器的內容 信號轉換（1）相對濕度濕度的非線性補償請參閱下圖 ，為獲得精確的測量數據，建議用以下公式進行信號轉換。linear 1 2 RH 3 RH RH = c + c ?SO + c ?SO (%RH)圖17 從SORH 到相對濕度的轉化（2）濕度信號的溫度補償由于實際溫度與測試參考溫度25℃ (~77℉)的顯著不同， 濕度信號需要溫度補償。%RH/℃@50%RH。 true C 1 2 RH linear RH = T ? 25 ? t + t ?SO + RH 176。溫度由能隙材料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(SOT)轉換為溫度值，溫度轉換系數如下圖所示。1 2 T T = d + d ?SO圖18　溫度轉換系數1（3）露點SHT1x 并不直接進行露點測量,，但露點可以通過溫度和濕度讀數計算得到.。由于溫度和濕度在同一塊集成電路上測量，SHT1x 可測量露點。露點的計算方法很多，絕大多數都很復雜。 對于40 – 50176。C 溫度范圍的測量，通過下面的的公式可得到較好的精度，參數見下圖所示。圖19 露點(Td)計算參數 環境穩定性如果傳感器用于裝備或機械中，要確保用于測量的傳感器與用于參考的傳感器感知的是同一條件的溫度和濕度。如果傳感器被放置于裝備中，反應時間會延長，因此在程序設計中要保證預留足夠的測量時間。傳感器在其它測試條件下的性能，我們不予保證，尤其是在用戶需要的特定場合。報警輸出是否異常？是溫濕度判斷開始溫濕度采集溫濕度轉換數據處理否 傳感器原理流程圖如下 圖20 傳感器原理流程圖 報警系統 報警電路圖當啟動仿真程序時，用手調節傳感器上的按鍵時，可以調節溫度與濕度的數據轉換和相應的溫濕度顯示數據的遞增或遞減。（詳細編寫程序見附錄）圖21 報警電路圖4 仿真與調試 實驗目的與原理在此介紹一下我設計溫濕度控制系統的工作原理：論文目標：溫度范圍1827度， 濕度40%70%。 超范圍報警具體要求：（1）傳感器采用SHT10集成傳感器 （2）LED溫濕度顯示，精確到一位小數 （3）超范圍發光二極管報警第一步：實現將sht10中的數據讀入到單片機中然后顯示到1602上第二步：調節sht10上的數據為n,若n在溫度1827范圍內則正常顯示到1602上，若超出范圍則報警，二極管點亮（紅）。同理，若n在濕度40%70%范圍內則正常顯示到1602上，若超出范圍則報警，二極管點亮（綠）. 仿真原理圖用PROTUES軟件，根據要求畫出溫濕度顯示報警系統的的原理圖如下圖圖22 溫濕度顯示報警系統的的原理圖 系統仿真以及顯示結果用protues和keil軟件聯調，運行期間仿真軟件調試程序結果如圖23所示，當調節傳感器使濕度在87%時，%，中間產生了部分誤差，在誤差允許范圍之內，濕度超出設置范圍，紅燈亮，開始報警，運行結果如圖24，25，26所示；當調節傳感器使溫度在29度時，中間產生了部分誤差，在誤差允許范圍之內，溫度超出設置范圍，綠燈亮，開始報警，運行結果如圖24，25，26所示； 圖23 仿真運行結果圖圖24 SHT10運行結果圖圖25 報警運行結果圖 圖26 LCD1602運行結果圖 結果分析及測試總結采用PROTEUS進行單片機仿真，可以大大縮短單片機的開發周期。它不僅能仿真單片機CPU 的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。本系統很好的完成了本次畢業設計的各項任務和要求，通過溫濕度顯示報警系統程序，成功的完成了溫濕度采集功能、顯示功能、報警功能。、很好的完成了顯示功能。設置溫濕報警范圍后，LED燈也能很好的體現報警的效果，在超出設置的正常顯示范圍后，LED燈亮，很好的體現了報警功能。連接電路圖后，通過編譯程序來控制液晶顯示屏的顯示，通過仿真結果也很好的體現了其顯示功能。5 結束語本文的溫濕度顯示報警系統設計是以單片機（AT89C51）為核心，SHT10溫濕度感應器等部分組成。具體介紹Keil C51軟件調試程序和Proteus的ISIS軟件進行單片機系統的設計與仿真。在這次設計中，我完成了核心控制部分、顯示部分、報警部分等基本功能。通過這次設計單片機有了一個更深的認識，對于LCD1602以及SHT10的使用過程有了一定的掌握，同時對Keil C51軟件和Proteus軟件有了更熟練的操作。本文設計到的內容還不是很完善，我會在以后的學習和工作中會做進一步的學習和探索，以取得更大的進步。但是通過這次畢業設計，我也學到了很多東西，感覺自己應用基礎知識及專業知識解決問題的能力有了很大的提高。總之，這次畢業設計收獲還是蠻大的。 參考文獻[1] 的溫度控制系統設計[J]. 微計算機信息(嵌入式與SOC),，26（122）:87~88[2] 單片機溫濕度控制器[J].四川兵工時報，,29（2）：113~114[3]楊學存，[J].煤礦機械，（9）,64~65[4]鐘曉偉，[J].,38（1）：39~42[5]劉攀,俞杰,[J].蘭州交通大學學報( 自然科學版)，,24(6)：103~106[6][J].工業控制計算機，,24(10):91~92[7][J].陰山學刊，,24（3）：26~29[8]張妮，段文強，[J]. 延安大學學( 自然科學版)，,29（2）：50~52[9][J].電子設計工程，,19（1）：125~127[10]章昕,黃秋,湯彬,[J].自動化技術與應用，,28（7）：103~105[11]鄭冬強,萬琰, /OS II的溫濕度測控系統設計與實現[J].微計算機信息(嵌入式與SOC),25(12): 68~69[12]方言,[ J].智能儀器儀表,2006(10): 66~67[13]余澤輝,伍建軍,[J].黑龍江工程學院學報( 自然科學版)，,（12）: 15~16[14]羅興垅，℃數顯溫度計的設計[J].微計算機信息，22（5）：70~72[15]閆懷兵,[J].制造業自動化,(5):10~15[16][J].廣西輕工業,(6):34~35[17]江太輝,[J].電子技術,(12): 56~58[18]張娟,陳杰,[J].，27(11):153~154[19]顧啟民,[J].電子測量技術,(3):25~26[20][M].北京，北京航空航天出版社，l990[21][M].北京:人民郵電出版社,2005:109~111[22]李光弟,朱秀月,[M].(修訂本).北京:北京航空航天大學出版社, 2001[23]丁明亮,[M].北京:北京航空航天大學出版社,2009附錄： /*************端口定義******************** (SHT10) (SHT10) P0DB0～DB7 (LCD1602) (LCD1602) (LCD1602) (LCD1602)*****************************************/include include include include include include define uchar unsigned chardefine uint unsigned intdefine TEMPUP 28 //溫度上限define TEMPDOWN 17 //溫度下限define HUMDOWN 70 //濕度上限define HUMUP 40 //濕度下限sbit LcdRs= P2^0。 //1602液晶端口定義sbit LcdRw= P2^1。sbit LcdEn= P2^2。sbit led1 =P3^0。 //報警燈端口定義sbit led2=P3^4。sbit ACC0 = ACC^0。sbit ACC7 = ACC^7。bit