大学生温湿度计设计毕业论文解读

1、曲喷涮失学腕Q U J I N G NORMAL UNIVERSITY本科毕业论文（设计）论文题目：数空温湿度让一二硬件设计作 者： 中国华 学号：2008123126学 院：物理与电子工程学院年 级：2008级专 业：电子信息科学与技术指导教师：方文举 职称： 工程师日 期：2011年12月曲靖师范学院教务处制曲靖师范学院本论文（设计）经答辩小组全体成员审查，确认符合曲靖师 范学院本科（学士学位）毕业论文（设计）质量要求。答辩小组签名主席姓名工作单位职称成员答辩日期:原创性声明本人声明：所呈交的设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究 工作成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，设计（

2、论文）中不包含 其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所作 的任何贡献已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：。论文（设计）使用授权说明本论文（设计）作者完全了解曲靖师范学院有关保留、使用毕业（学位）论文（设计）的规定，即学校有权保留论文（设计）及送交论文（设计）复 印件，允许论文（设计）被查阅和借阅；学校可以公布论文（设计）的全部 或部分内容。签名： 指导教师签名： 日期： 。数字温湿度计-硬件设计摘要本论文介绍了一种以单片机 STC89C52为主要控制器件，以DHT11为数字温湿度 传感器的新型数字温湿度计。硬件电路主要包括主控制器，测温湿控制电路

3、和显示电路 等。主控制器采用单片机 STC89C52,温湿度传感器采用盛世瑞恩半导体公司生产的 DHT11,显示电路采用8位共阳极LED数码管，驱动电路用八个 PNP型的小电压大电 流三极管。测温湿控制电路由温湿度传感器和预置温湿度值比较报警电路组成，当实际 测量温湿度值大于预置温湿度值时，发出报警。本次设计采用的DHT11数字温湿度传感器。具有超快响应，抗干扰能力强，性价 比高等优点。用DHT11与STC89C52做的数字温湿度计不仅外围电路简单，而且测量 精度比较高。关键字：DHT11 ; STC89C52;温度测量；湿度测量THE DESIGN OF DIGITALTHERMOMETER

4、S AND HYGROMETERAbstract: This paper presents a new design of digital thermometers and hygrometer. This design includes hardware and system software .The hardware design includes a main controller circuit, Temperature and Humidity measurementand control circuits and show circuit. Main controller use

5、s STC89C52.temperature and humidity sensor uses DHT11 which is yielded by Sensirion (a Semiconductor Corp). Show circuit is a total of eight circuits using digital LED of the anode. Driver show circuit uses eight of the PNP small voltage high current transistor. Temperature and Humidity control circ

6、uit includes the temperature and humidity sensor and preset temperature and humidity values compared alarm circuit. When the actual measurementof temperature or humidity values is greater than the preset temperature or humidity values, the alarm signal (Light emitting diode is lit) is sent.The digit

7、al temperature and humidity sensor (DHT11) . As well as serial interface circuits in the same chip on the realization of a Gap link to a super-fast response,anti-interference capability and cost-effective advantages. The design of digital thermometers and hygrometer with STC89C52 and DHT11 not only

8、has a simple external circuit, but also has a high-precision measurement.KeyWords: DHT11;STC89C52; temperature measurement; humidity measurements1 绪论 12 设计任务的要求和温湿度计的发展史12.1 设计任务及要求 12.2 设计数字温湿度计的依据和意义22.3 温湿度计的发展史 32.4 湿度计的由来 43 系统的硬件设计 43.1 设计总体方案及方案论证 43.2 单片机的选择 53.2.1 单片机的概述 53.2.2 单片机的引脚说明 63.

9、2.3 单片机的最小系统 93.3 温湿度传感器的选择 103.3.1 DHT11数字温湿度传感器概述 103.3.2 DHT11数字温湿度传感器性能说明 113.3.3 DHT11数字温湿度传感器使用注意事项 123.4 显示模块 133.4.1 显示模块的介绍 133.4.2 LED 数码管的主要特点 133.5 温湿度的测量及分析 144 系统的电路设计 154.1 主控制电路和测温时控制电路 154.2 驱动显示电路 164.3 报警电路 175 软件的设计 175.1 Keil C 软件概述 175.1.1 系统概述 185.1.2 Keil C51 单片机软件开发系统的整体结构 1

10、8205.2 整体系统设计6 总结 20参考文献 21致谢 错误！未定义书签。.数字温湿度计一一硬件设计1绪论温湿度的检测已广泛用于工业、农业、国防科技、生活等各个领域，温湿度对人们 生活的影响无处不在，如仓库、实验室环境、水果的保鲜、家禽的孵化过程等都需要对 温湿度进行监测和控制，如果温湿度控制不当，将会带来许多不必要的经济损失。传统的湿度测量方法，如十七世纪发明的毛发湿度计和十九世纪发明的干湿球湿度 计等，由于它们响应时间长、精度不高、使用不方便，而且无法将湿度值转换成电信号， 因此不能适应现代工业发展的要求，同时也不能满足人们日常生活的需要。传统的温度 计是用水银柱来显示的，虽然结构简单

11、、价格便宜，但是它的精确度不高，不易读数。 而采用单片机对温湿度进行测量控制，不仅具有控制方便、简单和灵活等优点，而且可 以大幅度提高温度控制的技术指标。用LED数码管来显示温湿度的数值，看起来更加直观。本论文介绍了一种以单片机 STC89C52为主要控制器件，以DHT11为数字温湿度 传感器的新型数字温湿度计。本设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。硬件 电路主要包括主控制器，测温湿控制电路、显示电路、报警电路等。主控制器采用单片 机STC89C52,温湿度传感器采用盛世瑞恩半导体公司生产的DHT11,显示电路采用8位共阳极LED数码管，驱动电路用八个PNP型的小电压大电流三极管(S9

12、012)。测温 湿控制电路由温湿度传感器和预置温湿度值比较报警电路组成，当实际测量温湿度值大于预置温湿度值时，发出报警信。软件部分主要包括主程序，测温湿度子程序，显示子 程序和按键子程序等。采用DHT11数字温湿度传感器与单片机 STC89C52相连外围电路比较简单。所以， 本次设计以DHT11数字温湿度传感器为例，介绍基于单片机的数字温湿度计的设计。2设计任务的要求和温湿度计的发展史2.1设计任务及要求设计一个以单片机为核心的温湿度测量系统，可实现的功能为：(1)测量温度值精度为 虫C,测量湿度值精确±1%；(2)系统允许的误差范围为1C和1%以内；(3)系统可由用户预设温度值和湿

13、度值，测温范围0C +100C,测湿范围0 100%;(4)超过预设值时系统会自动报警；(5)系统采用数码管显示，能显示设定温湿度值和测得的实际温湿度值。2.2 设计数字温湿度计的依据和意义温湿度是与人类关系密切的物理量之一，随着现代工业技术的发展，纺织、食品、 电子、制药、军火等工业以及粮食、水果、蔬菜的贮存等都提出了测量温湿度和控制温 湿度的要求。适当的温湿度不但能让人们的生活更加舒适，也是生产优质产品的重要保 障，而良好的温湿度测量仪器则是实现这一目标的手段。传统的温度计是用水银柱来显示的，虽然结构简单、价格便宜，但是它的精确度不高， 不易读数。传统的湿度测量方法，如十七世纪发明的毛发湿

14、度计和十九世纪发明的干湿 球湿度计等，由于它们响应时间长、精度不高、使用不方便，而且无法将湿度值转换成 电信号，因此不能适应现代工业发展的要求，同时也不能满足人们日常生活的需要。而 采用单片机对温湿度进行控制，不仅具有控制方便，简单和灵活等优点，而且可以大幅 度提高温度控制的技术指标。随着科学技术不断进步，温湿度传感器也得到迅速发展，采用 DHT11数字温湿度 传感器作为检测元件，能够同时测试温度和湿度。这类传感器不仅易于焊接，而且只有 四针管脚，减少了外围电路的设计。DHT系列的集成湿度传感器性精度高、响应速度 快、功耗小、 性价比高、抗干扰能力强等优点。所以本次课题采用芯片为DHT11的集

15、成湿度传感器设计开发一款基于单片机的实用电子湿度计。总之，无论在日常生活中还 是在工业、农业方面都离不开对周围环境进行温湿度的测量。因此，研究温湿度的控制 和测量具有非常重要的意义。传感器作为检测元件，能够同时测试温度和湿度。这类传感器不仅易于焊接，而且 只有四针管脚，减少了外围电路的设计。DHT系列的集成湿度传感器性精度高、响应速度快、功耗小、 性价比高、抗干扰能力强等优点。所以本次课题采用芯片为DHT11的集成湿度传感器设计开发一款基于单片机的实用电子湿度计。总之，无论在日常生活 中还是在工业、农业方面都离不开对周围环境进行温湿度的测。因此，研究温湿度的控制和测量具有非常重要的意义。2.3

16、 温湿度计的发展史温度计是测温仪器的总称。根据所用测温物质的不同和测温范围的不同，有煤油温 度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温 度计和光测温度计等。最早的温度计是在1593年由意大利科学家伽利略(15641642)发明的。他的第一只温度 计是一根一端敞口的玻璃管，另一端带有核桃大的玻璃泡。使用时先给玻璃泡加热，然 后把玻璃管插入水中。随着温度的变化，玻璃管中的水面就会上下移动，根据移动的多 少就可以判定温度的变化和温度的高低。这种温度计，受外界大气压强等环境因素的影 响较大，所以测量误差大。后来伽利略的学生和其他科学家，在这个基础上反复改进，如把玻璃管

17、倒过来，把 液体放在管内，把玻璃管封闭等。比较突出的是法国人布利奥在1659年制造的温度计，他把玻璃泡的体积缩小，并把测温物质改为水银，这样的温度计已具备了现在温度计的 雏形。以后荷兰人华伦海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水银作为测量物质， 制造了更精确的温度计。他观察了水的沸腾温度、水和冰混合时的温度、盐水和冰混合 时的温度；经过反复实验与核准，最后把一定浓度的盐水凝固时的温度定为0T,把纯水凝固时的温度定为32 F,把标准大气压下水沸腾的温度定为 212 F,用下代表华氏温 度，这就是华氏温度计。在华氏温度计出现的同时，法国人列缪尔 (16831757)也设计制造了一种温度计。

18、 他认为水银的膨胀系数太小，不宜做测温物质。他专心研究用酒精作为测温物质的优点。 他反复实践发现，含有1/5水的酒精，在水的结冰温度和沸腾温度之间，其体积的膨胀 是从1000个体积单位增大到1080个体积单位。因此他把冰点和沸点之间分成 80份， 定为自己温度计的温度分度，这就是列氏温度计。华氏温度计制成后又经过30多年，瑞典人摄尔修斯于1742年改进了华伦海特温度 计的刻度，他把水的沸点定为零度，把水的冰点定为100度。后来他的同事施勒默尔把两个温度点的数值又倒过来，就成了现在的百分温度，即摄氏温度，用C表示。华氏温 度与摄氏温度的关系为：T = 9/5 C +32,或 C = 5/9( T

19、 -32) 现在英、美国家多用华氏温度，德国多用列氏温度，而世界科技界和工农业生产中，以 及我国、法国等大多数国家则多用摄氏温度。随着科学技术的发展和现代工业技术的需要，测温技术也不断地改进和提高。由于测温范围越来越广，根据不同的要求，又制造 出不同需要的测温仪器。2.4 湿度计的由来湿度计是测量空气内含水分多少的仪器。史记 天官书中即有测湿的记载。我国 汉朝初年就已出现湿度计，它是利用天平来测量空气干燥或潮湿的。天平湿度计的使用 方法，是把两个重量相等而吸湿性不同的物体，例如灰和铁，分别挂在天平两端。当空 气湿度发生变化时，由于两个物体吸入的分水不同，重量也就起了变化，于是天平发生 偏差，从

20、而指示出空气潮湿的程度。这就是湿度计的由来。3系统的硬件设计3.1 设计总体方案及方案论证按照系统设计功能的要求，确定系统由 5个模块组成：主控制器，数字温湿度传感器, 报警电路，按键电路及显示电路。如图3.1所示：图3.1总体电路框图主控制器的功能由STC89C52来完成，主要负责处理由数字温湿度传感器送来数据，并 把处理好的数据送向显示模块。数字温湿传感器主要用来采集周围环境参数，并把所采 集来的参数送向主控制器。按键电路主要用来完成单片机的复位操作和温湿度初始值的设定。这里需要四个按键，一个用来完成单片机的复位操作，一个用来切换显示的数据 (是设定值还是实际测得的值)，另外两个分别用来设

21、定初始温度和初始湿度的个位和 十位。报警电路就是用一个蜂鸣器来实现的，用来判断周围环境的温度或者湿度是否超 出设定值了，任何一个超出设定值时蜂鸣器就会发出报警声音。驱动显示电路主要用来 驱动八位数码管发光的。由于单片机的输出电流太小(只有几mA)不能驱使数码管发光，所以这里必须增加一个驱动显示模块。3.2 单片机的选择3.2.1 单片机的概述单片微型计算机简称单片机，又称微控制器，嵌入式微控制器等，属于第四代电子计 算机。它把中央处理器、存储器、输入/输出接口电路以及定时器计数器集成在一块芯片 上，从而具有体积小、功耗低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠性高等特点，因此，适 合应用于工业过程控制、

22、智能仪器仪表和测控系统的前端装置。正是由于这一原因，国 际上逐渐采用微控制器(MCU)代替单片微型计算机(SCM)这一名称。微控制器”更能反 映单片机的本质，但是由于单片机这个名称已经为国内大多数人所接受，所以仍沿用 单片机”这一名称。1、单片机的主要特点有：(1)具有优异的性能价格比；(2)集成度高、体积小、可靠性高；(3)控制功能强；(4)低电压，低功耗。2、单片机的主要应用领域：(1)工业控制；(2)仪器仪表；(3)电信技术；(4)办公自动化和计算机外部设备；(5)汽车和节能；(6)制导和导航；(7)商用产品；(8)家用电器。因此，在本课题设计的温湿度测控系统中，采用单片机来实现。在单片

23、机选用方面， 由于STC89系列单片机与 MCS-51系列单片机兼容，所以，本系统中选用STC89C52单片机。1.1.2 单片机的引脚说明T2/PI.0VCCHEX/PUN.OADOPL2POIADIPl .3PD.2.AD2P1JPOAD3Pl .5P0.1,W4Pl 6Pl.7Pfl.6-AD6RSTP0J-AD7RXDP10EArXD-PllALETKOG时mmPSENINTI P33P2.7/A15rop3.4P2.WU4PRP3.5PU 嗔 13WRZP3.4P2,A12RDP3.7P2.3'A11KTAL2PUZA1QXTALIP2.I A9vssP2.0M图3.2 ST

24、C89C52单片机引脚图 芯片引脚如图3.2所示：VCC :电源。GND:地。P0 口： P0 口是一个8位漏极开路的双向I/O 口。作为输出口，每位能驱动8个TTL 逻辑电平。对P0端口写“1时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时， P0 口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash 编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需 要外部上拉电阻。P1 口：是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，pl输出缓冲器能驱动4个 TTL逻辑电平。对P1端口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口 使用。

25、作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX）,具体如下表1所示。在flash编程和校验时，P1 口接收低8 位地址字节。P2 口： P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8位双向I/O 口，P2输出缓冲器能驱动4 个TTL逻辑电平。对P2端口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行M

26、OVX DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8 位地址（如MOVX RI ）访问外部数据存储器时，P2 口输出P2锁存器的内容。在flash 编程和校验时，P2 口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口： P3 口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，p2输出缓冲器能驱动4 个TTL逻辑电平。对P3端口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 P3 口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如上表 2-1所示。在flash编程

27、和校 验时，P3 口也接收一些控制信号。RST:复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门 狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR（地址8EH）上 的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG:地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8位地址的 输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时 器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要

28、，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1；ALE操作将无效。这一位置 “1； ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使 能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当STC89C52 从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部 数据存储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H到FFFFH的外部程序存 储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接

29、VCC。在flash 编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。程序存储器：如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。对于 89C52,如果EA 接VCC,程序读写先从内部存储器（地址为 0000H1FFFH）开始，接着从外部寻址， 寻址地址为：2000HFFFFH。数据存储器：STC89C52有256字节片内数据存储器。高128字节与特殊功能寄 存器重叠。也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。 当一条指令访问高于7FH的地址时，寻址方式决定 CPU访问高128字节RAM

30、还是 特殊功能寄存器空间。直接寻址方式访问特殊功能寄存器（SFR）定时器2:定时器2是一个16位定时/计数器，它既可以做定时器，又可以做事件计数 器。其工作方式由特殊寄存器 T2CON中的C/T2位选择（如表2所示）。定时器2有三 种工作模式：捕捉方式、自动重载（向下或向上计数）和波特率发生器。工作模式由 T2CON中的相关位选择。定时器2有2个8位寄存器：TH2和TL2。在定时工作方式 中，每个机器周期，TL2寄存器都会加1。由于一个机器周期由12个晶振周期构成， 因此，计数频率就是晶振频率的1/12。中断：STC89C52有6个中断源如表3.1所示：两个外部中断（INT0和INT1）, 三

31、个定时中断（定时器0、1、2）和一个串行中断每个中断源都可以通过置位或消除特 殊寄存器IE中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。IE还包括一个中断允许总控制位EA,它能一次禁止所有中断。定时器 2可以被寄存器T2CON中的TF2 和EXF2的或逻辑触发。程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清0。实际上， 中断服务程序必须判定是否是 TF2或EXF2激活中断，标志位也必须由软件清 00符号位地址功能EAIE.7中断总允许控制位。EA=0,中断总禁止；EA=1,各 中断由各自的控制位设定-IE.6预留ET2IE.5定时器2中断允许控制位ESIE.4用行口中断允许控制位ET1IE.3

32、定时器1中断允许控制位EX1IE.2外部中断1允许控制位ET0IE.1定时器0中断允许控制位EX0IE.0外部中断1允许控制位表3.1中断控制寄存器1.1.3 单片机的最小系统Y ll.0592mHz22C2 | 30pF图3.3晶振电路图3.4复位电路如图3.3、图3.4所示，复位电路和时钟电路是维持单片机最小系统运行的基本模块。单片机最小系统是在以51单片机为基础上扩展，使其能更方便地运用于测试系统中，不 仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被测试的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低 和开发周期短等优点，称为在实时

33、检测和自动控制领域中广泛应用的器件，在工业生产 中称为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。3.3 温湿度传感器的选择3.3.1 DHT11数字温湿度传感器概述DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准熟悉信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个 NTC测温元件，并与一个高性能8 位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等 优点。每个DHT11传感器都在即为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的 形式存在OTP内存中，传感器内

34、部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单 线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可 达20米以上，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为 4针单 排引脚封装，连接方便。其内部结构及参数下图所示：数字2-S 接口CRC 发生器图3.5 DHT11内部结构3.3.2 DHT11数字温湿度传感器性能说明参爹条件MinTypMax单位湿度分辨率111%RH8Bit重复性由%RH精度25 C%RH0-50C±5%RH互换性可完全互换量程范围0C3090%RH25 C2090%RH50 C2080%RH响应时间1/e(63%)25 C,

35、1m/s空气61015S迟滞由%RH长期稳定性典型值%RH温度分辨率111C888Bit重复性C精度±1i2C量程范围050c响应时间1/e(63%)630S表3.2 DHT11数字温湿度传感器性能图3.6 DHT11典型应用电路如图3.6,建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻，大于20米时根据实际情况使用 合适的上拉电阻。DHT11的供电电压为35.5V。传感器上电后，要等待 1s以越过不 稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD, GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。DATA用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯

36、 时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分，具体格式在下面说明，当前小数部分用于以后 扩展，现读出为零.操作流程如下：一次完整的数据传输为 40bit,高位先出，数据格式:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数 数据,+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和数据传送正确时校验和数据等于 “8bitS度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果 的末8位。用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式，等待主机开 始信号结束后,DHT11发送响应信号，送出40bit的数据，并触发一次信号采集，用户可选择 读取部分数据.

37、从模式下，DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集，如果没有接收到 主机发送开始信号，DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。总线空闲状态为高电平，主机把总线拉低等待DHT11响应，主机把总线拉低必须大于 18毫秒，保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后，等待主机开 始信号结束然后发送80us低电平响应信号.主机发送开始信号结束后，延时等待20-40us 后，读取DHT11的响应信号,主机发送开始信号后，可以切换到输入模式，或者输出高电平 均可，总线由上拉电阻拉高。总线为低电平，说明DHT11发送响应信号,DHT11发送响应信号后，再把总线拉高

38、80us,准备发送数据，每一 bit数据都以50us低电平时隙开始，高电平的长短定了数据位是 0还是1.格式见下面图示.如果读取响应信号为高电平，则DHT11没有响应，请检查线路是 否连接正常.当最后一位数据传送完毕后，DHT11拉低总线50us,随后总线由上拉电阻拉 高进入空闲状态。测量分辨率分别为8bit （温度）、8bit （湿度）。3.3.3 DHT11数字温湿度传感器使用注意事项参爹条件mintypmax单位供电DC355.5V供电电流测量0.52.5mA平均0.21mA待机100150uA采样周期秒1次表3.3 DHT11电气特性DHT11电器特性如表3.3所示，超出建议的工作范围

39、可能导致高达 3%RH的临时性 漂移信号。返回正常工作条后，传感器会缓慢地向校准状态恢复。电阻式湿度传感器的感应层会受到化学蒸汽的干扰，化学物质在感应层中的扩散可能导致测量值漂移和灵敏度下降。在一个纯净的环境中，污染物质会缓慢地释放出去。 下文所述的恢复处理将加速实现这一过程。高浓度的化学污染会导致传感器感应层的彻 底损坏。置于极限工作条件下或化学蒸汽中的传感器，通过如下处理程序，可使其恢复到校 准时的状态。在50-60C和 10%RH的湿度条件下保持2小时(烘干)；随后在20-30C 和70%RH的湿度条件下保持5小时以上。气体的相对湿度，在很大程度上依赖于温度。因此在测量湿度时，应尽可能保

40、证湿 度传感器在同一温度下工作。如果与释放热量的电子元件共用一个印刷线路板，在安装 时应尽可能将DHT11远离电子元件，并安装在热源下方，同时保持外壳的良好通风。 为降低热传导，DHT11与印刷电路板其它部分的铜镀层应尽可能最小，并在两者之间留出一道缝隙。长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射中，会使性能降低。DATA信号线材质量会影响通讯距离和通讯质量，推荐使用高质量屏蔽线。手动焊接，在最高260c的温度条件下接触时间须少于10秒。避免结露情况下使用。而且长期保存在温度 10-40C,湿度60%以下。3.4 显示模块3.4.1 显示模块的介绍显示模块选用八位共阳极数码管和八个小功率放大三极管

41、 S9012。由于单片机的端口输 出电流太小，这里必须由外界电路来驱动数码管显示。 S9012就是用来驱动这八位数码 管显示的。LED数码管也称半导体数码管，是目前数字电路中最常用的显示器件。它是以发光二极 管作段并按共阴极方式或共阳极方式连接后封装而成的。 图3.7所示是两种LED数码管 的外形与内部结构，+、一分别表示公共阳极和公共阴极， ag是7个段电极，DP为 小数点。LED数码管型号较多，规格尺寸也各异，显示颜色有红、绿、橙等。3.4.2 LED数码管的主要特点(1)能在低电压、小电流条件下驱动发光，能与 CMOS、ITL电路兼容。(2)发光响应时间极短(小于0. 1s)高频特性好，

42、单色性好，亮度高。(3)体积小，重量轻，抗冲击性能好。(4)寿命长，使用寿命在10万小时以上，甚至可达100万小时。成本低。 因此它被广泛用作数字仪器仪表、数控装置、计算机的数显器件。bed共阴极结梅常见I EDtt码管图3.7 LED数码管外形和内部结构图 小电压大电流的小功率放大三极管 S9012的放大倍数共分六级： D 级：64-91 E 级：78-112 F级：96-135 G 级：112-166 H 级：144-220 I 级：190-3003.5 温湿度的测量及分析DHT11是一个两线串行接口的数字温湿度传感器，一个接口是时钟线，一个接口是数据线(支持双向传输)。它是四针单排封装，

43、一个接电源，一个接地线，另两个直接 和单片机的P0_5和P0_6相连。不过数据线和时钟线上需要接两个 10K的上拉电阻， 因为STC89C52的P0 口内部没有上拉电阻。因为STC89C52的P0 口内部没有上拉电阻。 单片机通过P0_5和P0_6向DHT11发送命令，DHT11接收到命令后做出相应的应答。 由于DHT11内部包含一个14位A/D转换器，所以单片机接收到就是数字信号，只需要做相应的处理就能得到所需要的数据，这里减少了很多外部的电路的连接，用起来比较 方便。4系统的电路设计4.1 主控制电路和测温时控制电路本次硬件设计的核心就是 STC89C52,其他部件都是围绕它设计的。数字温

44、湿度传 感器DHT11的DATA 口与STC89C52的P11 口相连。由于P0 口内部没有上拉电阻，所 以这里在DATA传输线上加上一个5.1K的上拉电阻。为了降低 STC89C52的功耗在按 键和单片机的端口间加了个10K的限流电阻。当有按键按下时单片机收到有效的信号， S1键用来切换显示的模式（分别显示实际所测得的温湿度，预置的温度值和预置的湿 度值），S2键用来设置初始温度或者湿度的十位，S3键用来设置初始温度或者湿度的个 位。单片机复位有两种：一种是上电复位，一种是按键复位。下图用的就是按键复位， 当按键按下时单片机的 RST 口从低电平变为高电平，从而进入复位状态。当按键松开 后，

45、VCC给电容C7充电，从而把RST 口拉至电平，单片机进入工作状态。只要把下 图的RESET按键和R5电阻去掉就成了上电复位了。STC89C52中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚X1和X2分别是该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石英晶体或陶瓷谐振 器构成自激振荡器。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容 C1、C2接在放大器的反馈 回路中构成并联振荡电路，对外接电容 C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量 会大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定 性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用 30pF士 10pF,而如果使用

46、陶瓷谐振器，建 议选择40pF ± l0pF。这里用到的是12M的石英晶体振荡器和两个30pF的电容。具体 原理图如下图4.1所示：in%PIEPlliTS Ef图4.1主控制电路和测温湿电路原理图JiUN4.2 驱动显示电路在单片机应用系统设计中，一般都是把键盘和显示器放在一起考虑。本设计是利用 STC89C52的串行口实现键盘/显示器接口。当STC89C52的串行口未作它用时，使用 STC89C52 RC的串行口来外扩键盘/显示器。应用STC89C52RC用行口方式0的输出方 式，在串行口外接移位寄存器 74HC595,构成键盘/显示器接口，其硬件接口电路如图4.2,图4.3所示

47、：图4.2键盘图4.3数码管图中下边的6个74HC595: 74HC595 (U7)74HC595 (U12)作为6位段码输 出口，74HC595的Y0作为键输入线，Y2作为同步脉冲输出控制线。这种静态显示方 式亮度大，很容易作到显示不闪烁。静态显示的优点是CPU不必频繁的为显示服务，因而主程序可不必扫描显示器，软件设计比较简单，从而使单片机有更多的时间处理其 他事务。4.3 报警电路在微型计算机控制系统中，为了安全生产，对于一些重要的参数或系统部位，都设 有紧急状态报警系统，以便提醒操作人员注意，或采取紧急措施。其方法就是把计算机 采集的数据或记过计算机进行数据处理、数字滤波，标度变换之后，

48、与该参数上下限给 定值进行比较，如果高于上限值（或低于下限值）则进行报警，否则就作为采样的正常 值，进行显示和控制。本设计采用蜂鸣音报警电路。峰鸣音报警接口电路的设计只需购买市售的压电式蜂鸣器，然后通过MCS-51的1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流，可以使用TTL系列集成电路7406或7407低电平 驱动，也可以用一个晶体三极管驱动。在图中， P10接晶体管基极输入端。当 P10输 出高电平“1时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得约 +5V电压而鸣叫；当P10输出低电平”本设计是为在温湿度测量中对温湿度的上下限超出是的提示报警，接口位于单片机STC89C52RC

49、的P10 口，但温湿度过限时，P10 口被置0,本系统开始工作。5软件的设计5.1 Keil C软件概述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的不断发展，从普遍使用汇编语 言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，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提

50、供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管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以上空闲的硬盘 空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。掌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十分必要的，如果你使用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，其方便易用的集成环境、强大的软件仿 真调试工具也会令你事半功倍。

51、5.1.1 系统概述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、可维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软件提供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非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件 时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍 Keil C51开发系统各部分功能和使用。5.1.2 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2对目标文件（.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