数字温湿度计(带程序)

1、课程名称：电子技术课程设计设计题目： 数字温湿度计 院 系： 电气工程系 专 业： 城轨供电本 年 级： 2013 姓 名： 陈美旺 学 号： 20138020 指导教师： 关海川 西南交通大学峨眉校区2016 年 06 月 16 日西南交通大学本科课程设计（论文） 第 II 页课 程 设 计 任 务 书专 业 城轨供电 姓 名 陈美旺 学 号 20138020 开题日期： 2016 年 03 月 01 日 完成日期： 2016 年 06月 16 日题 目 数字温湿度计 一、 设计的目的温度和湿度是两个基本的环境参数。在我们的生活中，我们要时刻关心环境的变化，只有很好的把握好环境的差异变化，我

2、们才能更好的生存与发展。比如说在日常生活中，适宜的温度和湿度会使我们感到舒适，而不合适的温度和湿度则会让我们产生不舒服的感觉甚至生病。再比如说在一些温室大棚里，里面的各类蔬菜瓜果只有在适宜的温度和湿度下，才能成长的更快，我们才能获取更大的效益。准确测量温湿度在生物药学、食品加工、造纸业等行业更是至关重要。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。 二、设计的内容及要求1) 确定系统的总体功能设计方案 2) 完成总体设计方案原理图的绘制 3) 完成硬件电路的焊接及调试 4）完成软件系统的设计及编译 5) 培养实践技能

3、，提高分析和解决实际问题的能力 三、指导教师评语 四、成 绩 指导教师 (签章) 2016 年 06 月 16 日西南交通大学本科课程设计（论文） 第74页承 诺本人郑重承诺：所呈交的设计（论文）是本人在导师的指导下独立进行设计（研究）所取得的成果，除文中特别加以标注引用的内容外，本文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的设计（研究）成果。对本设计（研究）做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现设计（论文）中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担一切后果。 学生签名：2016 年 06月 16日摘 要在生活和工作中，我们时常需要检测当前环境的温度和湿度。本文采用AM2302

4、（DHT22）数字温湿度传感器，STC12C5A60S2单片机，OLED12864液晶显示屏以及一些元器件进行组合，从而完成对温度和湿度的检测。选用温湿度传感器AM2302检测环境温度和湿度，将其输出的数字信号输入单片机STC12C5A60S2，单片机采集数字信号并进行数据处理，然后由OLED12864进行显示，并根据当前温度和湿度作出温馨提示。本系统整体设计具有界面友好、硬件系统集成度高、电路简单、功能强、性能可靠、精度高、成本低等特点。对我们的生活特别有帮助。关键词：AM2302；单片机；温湿度; 检测AbstractIn life and work, we often need to d

5、etect the temperature and humidity of the current environment. This paper uses the AM2302(DHT22) temperature and humidity digital sensor STC12C5A60S2 singlechip, OLED12864 display, and some of the components are combined, so as to complete the detection of temperature and humidity. Choose AM2302 tem

6、perature and humidity sensors to detect temperature and humidity, the output of digital signal input microcontroller STC12C5A60S2 single-chip digital signal and data processing, and then by the OLED12864 display, plus a warm prompt according to the current temperature and humidity.The system design

7、with friendly interface, flexible control, high hardware system integration, simple circuit, functional, reliable performance, high precision, low cost, etc. Particularly helpful to our life.Keywords: AM2302; SCM; temperature and humidity; detection 目 录第1章 绪 论11.1 数字温湿度计的研究目的与意义11.2 数字温湿度计的研究现状与发展趋势

8、11.3 数字温湿度计的研究方法21.4 设计的思路和实现方法3第2章 设计介绍32.1 设计任务于要求32.2 设计原则42.3 方案的论证与选择52.3.1 单片机的选择52.3.2显示器的选择62.3.3 USB转串口芯片的选择7第3章 硬件设计93.1 主控模块93.1.1 STC12C5A60S2简介93.1.2 STC12C5A60S2的主要特点93.1.3 STC12C5A60S2的引脚功能103.1.4 A/D转换器的结构123.1.5 STC12C5A60S2的控制接口133.2 复位电路133.3 时钟电路133.4 显示模块143.4.1 OLED12864简介143.4

9、.2 SPI接口定义143.4.3 字模生成153.4.4 OLED原理图173.4.5 OLED与单片机的连接173.5 温湿度采集模块183.5.1 温湿度传感器简介183.5.2 传感器参数183.5.3 串行接口193.5.4 传感器原理图213.5.5 引脚与接口213.6 串口通信模块223.6.1 RS-232C简介223.6.2 CH340T简介233.6.3 CH340T与单片机的连接233.7 小结24第4章 系统软件设计244.1 主程序模块程序设计254.2液晶显示模块程序设计264.3 传感器模块程序设计274.4 小结28第5章 Protues仿真28结论与心得（改

10、）29参考文献30附录30附录一：显示效果图30附录二：硬件原理图31附录三：源代码31主程序main.c31显示器驱动程序oled.c34显示程序头文件oled.h42字库头文件oled.h43传感器驱动程序dht11.h67传感器程序头文件dht11.h73第1章 绪 论1.1 数字温湿度计的研究目的与意义温度和湿度是两个基本的环境参数。在我们的生活中，我们要时刻关心环境的变化，只有很好的把握好环境的差异变化，我们才能更好的生存与发展。比如说在日常生活中，适宜的温度和湿度会使我们感到舒适，而不合适的温度和湿度则会让我们产生不舒服的感觉甚至生病。再比如说在一些温室大棚里，里面的各类蔬菜瓜果只

11、有在适宜的温度和湿度下，才能成长的更快，我们才能获取更大的效益。准确测量温湿度在生物药学、食品加工、造纸业等行业更是至关重要。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。由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此我们必须掌握各种传感器的结构、原理及其性能指标，通过对传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制和开发及应用。温湿度传感器发展

12、速度快，应用领域也很广泛，并且还有很大发展潜力，为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温湿度传感器的深入研究，基于实时、准确和广泛的原则进行了设计。1.2 数字温湿度计的研究现状与发展趋势纵观市场，温湿度检测技术已经比较成熟，已有的各种温湿度检测产品，五花八门，如A2000家用温湿度报警表、YD-808A工业用温湿度显示器等产品。 从功能上分析这些产品可以看出，一个比较完整的环境温湿度检测系统应该具备以下基本的两个功能： （1）实时检测出环境中的温度和湿度参数； （2）检测的参数值显示在显示设备上（如数码管，液晶显示器等）。因此，本设计也应该具备这些功能，并且对每一个部分进行优化设计，也可以扩

13、展新的系统功能。 除了功能上的分析之外，再看这些产品还存在一个问题就是价格太高，不符合普通消费者的消费水平，如A2000家用温湿度报警表，售价300元左右。 综上所述，本设计设计出的环境温湿度检测系统，除了具备市场上已有产品的基本功能之外，还可以增加一些创新功能并尽量降低成本价格。1.3 数字温湿度计的研究方法数字体温计是利用温湿度传感器将温度和湿度转换成数字信号，然后通过显示屏显示以数字形式的温度和湿度，能快速准确地测量当前温度，与传统温度计和湿度计相比，具有读数字方便，测量时间短，测量精度高等优点，尤其是数字温湿度计不像传统温度计那么易碎。 计量温度的单位有摄氏度和华氏度两种单位。1. 摄

14、氏度：摄氏度是目前世界上使用较为广泛的一种温标摄氏温标的温度计量单位，用符号“”表示。指在1标准大气压下，纯净的冰水混合物的温度为0度，水的沸点为100度，其间平均分为100份，每一等份为1度，记作1。它最初是由瑞典天文学家安德斯·摄尔修斯（Anders Celsius，17011744）于1742年提出的，其后历经改进。摄氏温度现已纳入国际单位制（SI）。T(K)=t()+273.15，T为绝对温度。2.华氏度：华氏度是温度的一种度量单位，以其发明者德国人华伦海特（Gabriel D. Fahrenheit，16811736）命名的。1714年他发现液体金属水银比酒精更适宜制造温度

15、计，以水银为测温介质，发明了玻璃水银温度计，选取氯化铵和水的混合物的冰点温度（即盐水结冰的温度）为温度计的零度，人体温度为温度计的100度。在标准大气压下，冰的熔点为32，水的沸点为212，中间有180等分，每等分为华氏1度，记作“1”。空气的湿度有绝对湿度和相对湿度之分。1.绝对湿度：空气中水蒸气的压强 p 叫做空气的绝对湿度。空气的湿度可以用空气中所含水蒸汽的密度，即单位体积的空气中所含水蒸汽的质量来表示。由于直接测量空气中水蒸气的密度比较困难，而水蒸气的压强随水蒸气密度的增大而增大，所以通常用空气中水蒸气的压强来表示空气的湿度，这就是空气的绝对湿度。2.相对湿度：（ 1 ）概念的引入：为

16、了表示空气中水蒸气离饱和状态的远近而引入相对湿度的概念。（ 2 ）相对湿度 B ：某温度时空气的绝对湿度 p 跟同一温度下水的饱和汽压 ps 的百分比叫做这时空气的相对湿度。本设计将温度计和湿度计集成到一起，可检测不同环境的温度和湿度，其中温度部分采用摄氏度，湿度部分采用相对湿度。本设计还可以直接同过usb 接口在电脑上进行更新。1.4 设计的思路和实现方法本文的设计目的是要对空气中的温度和湿度进行检测。系统的数据采集部分是温湿度传感器完成的，温湿度传感器将采集到的数据送入STC12C5A60S2单片机中，然后通过液晶显示器OLED12864进行显示，单片机将预设的参考值与测量值进行比较，根据

17、比较结果作出判断，作出温馨提示。 （1）系统硬件设计通过比较，选用STC12C5A60A2单片机来构造本系统。在设计过程当中，单片机通过SPI协议与液晶OLED12864通信， P3.4口接温湿度传感器AM2302，P3.0和P3.1口接USB转串口芯片CH340，再外加复位电路和时钟电路。 （2）系统模块设计检测模块：检测所处环境的温湿度数据。显示模块：温度和湿度采用液晶显示，分两行显示使测量结果更直观，便于管理人员做出决策。第2章 设计介绍2.1 设计任务于要求设计任务（1） 实现对环境温湿度参数的实时采集，由单片机对数据进行循环检测、数据处理、显示，实现温湿度的连续测量。（2） 实现温度

18、的实时提醒。（3） 现场检测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力。（4） 软件设计既要具有完成数据采集、处理的功能，其软件编程应具有功能强大、界面友好、便于操作和执行速度快。设计要求（1） 测量范围： 湿度20-90%RH， 温度-20-80。（2） 测量精度： 湿度±2%RH， 温度±0.5。（3） 分 辨 率： 湿度0.1%RH， 温度0.1。2.2 设计原则要求单片机系统应具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点。设计原则有以下几个：（1） 可靠性高 可靠性是单片机系统应用的前提，在系统设计的每一个环节，都应该将可靠性作为首要的设计准则。提高系统的可靠性通常从

19、以下几个方面考虑：使用可靠性高的元器件；设计电路板时布线和接地要合理；对供电电源采用抗干扰措施；输入输出通道抗干扰措施；进行软硬件滤波等。 （2） 操作维护方便在系统的软硬件设计时，应从操作者的角度考虑操作和维护方便，尽量减少对操作人员专业知识的要求，以利于系统的推广。因此在设计时，要尽可能减少人机交互接口，多采用操作内置或简化的方法。（3） 性价比高 单片机除体积小、功耗低等特点外，最大的优势在于高性能价格比。一个单片机应用系统能否被广泛应用，性价比是其中一个关键因素。因此，在设计时，除了保持高性能外，尽可能降低成本，如简化外围硬件电路，在系统性能和速度允许的情况下尽可能用软件功能取代硬件功

20、能等。2.3 方案的论证与选择2.3.1 单片机的选择方案一：STC89C52单片机STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/

21、计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。优点：价格便宜。缺点：运算速度较慢。方案二：STC12C5A60S2单片机STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代

22、8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。STC12C5A60S2是8051系列单片机，与普通51单片机相比有以下特点：1、同样晶振的情况下，速度是普通51的812倍2、有8路10位AD3、多了两个定时器，带PWM功能4、有SPI接口5、有EEPROM6、有1K内部扩展RAM7、有WATCH_DOG8、多一个串口9、IO口可以定义，有四种状态10、中断优先级有四种状态可定义优点：运算速度快。缺点：价格稍高。综合本设计需要满足的技术指标以及硬件设计的性价比我们

23、选择方案二。2.3.2显示器的选择方案一：数码管数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。（1）静态显示驱动静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。

24、（2）动态显示驱动数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的

25、点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的。优点：数码管亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。缺点：对于温湿度的显示不太方便，而且连线复杂。方案二：LCD 1602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控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。1602具有轻薄短小、低压微功耗、体积小、无辐射、平面直角显示及影像稳定不闪烁等优点，且可视面积大、效果好、分辨率高、抗干扰能力强，适合用于显示字母、

26、数字、符号等信息，而且不需要扩展过多外围电路，可由单片机直接进行控制输出显示。优点：可视面积大、效果好、分辨率高、抗干扰能力强，适合用于显示字母、数字、符号等信息。缺点：显示内容较少。方案三：OLED 12864OLED在工艺上只需用两层薄膜和玻璃或塑料基板，比LCD的工艺更加简单。OLED显示效果比LCD显示屏更明亮、更细腻，理论上也更省电。由于OLED材料具有自发光特性，无需背光模块及彩色滤光片，也不需要一般LCD面板的灌液晶工艺，所以制作上比采用液晶体发光的LCD少三道工序，量产后成本将明显降低。OLED具备有构造简单、自发光不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性

27、面板、使用温度范围广等优点。12864由128*64个点构成，相对于1602来说像素点更多，显示内容更丰富，可以显示汉字。优点：显示内容丰富、自发光不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广。缺点：价格高、不带字库、驱动较为麻烦。综合以上方案的优缺点，本设计选择方案三作为显示方案。2.3.3 USB转串口芯片的选择方案一：PL2303PL2303内置USB功能控制器、USB 收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART， 只需外接几只电容就可实现USB 信号与RS232 信号的转换，能够方便嵌入到各种设备；该器件作为USB/RS232 双向转换器，一方面从主机接收USB 数据并将其转换为RS

28、232 信息流格式发送给外设；另一方面从RS232 外设接收数据转换为USB 数据格式传送回主机。这些工作全部由器件自动完成，开发者无需考虑固件设计。PL2303 的高兼容驱动可在大多操作系统上模拟成传统COM 端口,并允许基于COM 端口应用可方便地转换成USB接口应用，通讯波特率高达6 Mb/s。在工作模式和休眠模式时都具有功耗低，是嵌入式系统手持设备的理想选择。该器件具有以下特征：完全兼容USB1.1协议；可调节的35 V 输出电压，满足3V、3.3V和5V不同应用需求；支持完整的RS232接口，可编程设置的波特率：75b/s6 Mb/s，并为外部串行接口提供电源；512字节可调的双向数

29、据缓存；支持默认的ROM和外部EEPROM存储设备配置信息,具有I2C总线接口,支持从外部MODEM 信号远程唤醒。优点：成本低。缺点：不稳定，丢包严重。方案二：CP2102CP2102其集成度高，内置USB2.0全速功能控制器、USB收发器、晶体振荡器、EEPROM及异步串行数据总线（UART），支持调制解调器全功能信号，无需任何外部的USB器件。CP2102与其他USB-UART转接电路的工作原理类似，通过驱动程序将PC的USB口虚拟成COM口以达到扩展的目的。优点：使用简单。缺点：不太稳定。方案三：CH340CH340 是一个USB 总线的转接芯片，实现USB 转串口、USB 转IrDA

30、 红外或者USB 转打印口。 在串口方式下，CH340 提供常用的MODEM联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备直接升级到USB 总线。 在红外方式下，CH340 外加红外收发器即可构成USB 红外线适配器，实现SIR 红外线通讯。优点：使用简单，较为稳定。缺点：兼容性差。方式四：FT232RLFT232RL芯片具有宽温、高速、稳定传输等特点，可从USB上取电，无需外加电源、兼容USB1.0/1.1/2.0、RS-422、RS-485标准，能够将USB信号及协议帧转换为平衡差分的RS-422或RS-485信号和UART协议帧，可实现星形USB网络到RS-422/RS-485

31、网络的桥接，相当于一个网桥设备。可提供每线浪涌保护和600W防雷保护。采用TVS和热敏电阻双重防雷防浪涌技术能有效抗雷击以及各种原因在线路上产生的浪涌电压并且保持了极小的极间电容保证了RS-422/RS-485接口的高速传输。转换器内部带有零延时自动收发转换，独有的I/O电路自动控制数据流方向而不需任何握手信号（如 RTS、DTR等），也无需跳线设置实现全双工(RS-422)、半双工(RS-485)模式转换，即插即用确保适合一切现有的通信软件和接口硬件。 该系列接口转换器可以为点到点、点到多点的通信提供可靠的连接，点到多点每台转换器可允许连接32个RS-422或RS-485

32、接口设备，数据通讯速率300-128000bps，带有电源指示灯及数据流量指示灯可指示故障情况、支持的通讯方式有USB到RS-422、USB到RS-485转换。优点：兼容性好，稳定性高。缺点：价格贵。综合可靠性、稳定性、易用性以及成本来考虑，本设计选择方案三。第3章 硬件设计本设计的硬件系统主要由主控模块、显示模块、温湿度采集模块、串口通信模块、时钟电路和复位电路组成。3.1 主控模块本系统主控模块采用STC12C5A60S2单片机作为控制核心，通过AM2302温湿度传感器专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，把采集到的温湿度数字信号通过单片机的处理输出到OLED12864显示器，以显示其温

33、湿度值。本设计可以根据当前的温湿度作出提示显示在显示器上。3.1.1 STC12C5A60S2简介STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。3.1.2 STC12C5A60S2的主要特点1、增强型8051CPU，1T（1024G），单时钟/机器周期 2、工作电压 5.5-3.5V 3、1280字节RAM 4、通用I/O口，复位后为

34、：准双向口/弱上拉 可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏 每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA 5、有EEPROM功能 6、看门狗 7、内部集成MAX810专用复位电路 8、外部掉电检测电路 9、时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：1117MHz3.3V单片机为：812MHz 10、4个16位定时器两个与传统8051兼容的定时器/计数器，16位定时器T0和T1 11、3个时钟输出

35、口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟 12、外部中断I/O口7路，传统的下降沿中断或电平触发中断，并新增支持上升沿中断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2，INT1/P3.3，T0/P3.4，T1/P3.5，RxD/P3.0，CCP0/P1.3，CCP0/P1.3 13、PWM2路 14、A/D转换，10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S 15、通用全双工异步串行口（UART） 16、双串口，RxD

36、2/P1.2，TxD2/P1.3 17、工作范围：-4085 18、封装：LQFP-48，LQFP-44，PDIP-40，PLCC3.1.3 STC12C5A60S2的引脚功能单片机STC12C5A60S2的管脚图如图3.1所示。图3.1 STC89C52引脚图P0.0P0.7  P0：P0口既可以作为输入/输出口，也可以作为地址/数据复用总线使用。当P0口作为输入/输出口时，P0是一个8位准双向口，内部有弱上拉电阻，无需外接上拉电阻。当P0作为地址/数据复用总线使用时，是低8位地址线A0A7，数据线D0D7 P1.0/ADC0/CLKOUT2

37、 标准IO口、ADC输入通道0、独立波特率发生器的时钟输出 P1.1/ADC1 P1.2/ADC2/ECI/RxD2 标准IO口、ADC输入通道2、PCA计数器的外部脉冲输入脚，第二串口数据接收端 P1.3/ADC3/CCP0/TxD2 外部信号捕获，高速脉冲输出及脉宽调制输出、第二串口数据发送端 P1.4/ADC4/CCP1/SS非 SPI同步串行接口的从机选择信号 P1.5/ADC5/MOSI SPI同步串行接口的主出从入(主器件的输入和从器件的输出) P1.6/ADC7/SCLK

38、 SPI同步串行接口的主入从出 P2.0P2.7 P2口内部有上拉电阻，既可作为输入输出口（8位准双向口），也可作为高8位地址总线使用。 P3.0/RxD 标准IO口、串口1数据接收端 P3.1/INT0非 外部中断0，下降沿中断或低电平中断 P3.3/INT1 P3.4/T0/INT非/CLKOUT0 定时器计数器0外部输入、定时器0下降沿中断、定时计数器0的时钟输出  3.1.4 A/D转换器的结构 STC12C5A60AD/S2系列带A/D转换的单片机的A/D

39、转换口在P1口，有8路10位高速A/D转换器，速度可达到250KHz（25万次/秒）。8路电压输入型A/D，可做温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。上电复位后P1口为弱上拉型IO口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换，不须作为A/D使用的口可继续作为IO口使用。 单片机ADC由多路开关、比较器、逐次比较寄存器、10位DAC、转换结果寄存器以及ADC_CONTER构成。 该单片机的ADC是逐次比较型ADC。主次比较型ADC由一个比较器和D/A转换器构成，通过逐次比较逻辑，从最高位（MSB）开始，顺序地对每一输入电压与内置D/A转换器输出进行比较，

40、经过多次比较，使转换所得的数字量逐次逼近输入模拟量对应值。逐次比较型A/D转换器具有速度高，功耗低等优点。 需作为AD使用的口先将P1ASF特殊功能寄存器中的相应位置为1，将相应的口设置为模拟功能。3.1.5 STC12C5A60S2的控制接口STC12C5A60S2单片机作为系统的控制核心，P1.0P1.4连接显示器的数据口控制OLED12864显示温度和湿度值。 P3.0和P3.1连接CH340模块。P3.4连接AM2302温湿度传感器的数据传输口。具体接线见附录整体原理图。3.2 复位电路本系统复位模块采用的是上电复位和按键复位。复位电路利用它把电路恢复到起始状态。就像计算器的

41、清零按钮的作用一样，当你进行完了一个题目的计算后肯定是要清零的是吧！或者你输入错误，计算失误时都 要进行清零操作。以便回到原始状态，重新进行计算。上电复位电路就是上电瞬间，电容充电电流最大，电容相当于短路，RST端为高电平，自动复位；电容两端的电压达到电源电压时，电容充电电流为零，电容相当于开路，RST端为低电平，程序正常运行。按键复位电路则是按下按键，单片机复位。RST引脚的高电平只要能保持两个机器周期以上的高电平，单片机就可以进行复位操作。复位电路的电路图如图3.2所示。图3.2 复位电路的电路图3.3 时钟电路时钟电路用于产生单片机工作时所必须的时钟控制信号，单片机的内部电路在时钟信号的

42、控制下，严格的执行指令进行工作，在执行指令时，CPU首先要到程序存储器中取出所需要的指令操作码，然后译码，并由时序电路产生一系列控制信号去完成指令所规定的操作。CPU发出的时序信号有两类，一类用于片内对各个功能部件的控制，另一类用于对片外存储器或I/O端口的控制。 单片机各功能部件的运行都是以时钟信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作，因此时钟频率直接影响单片的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟设计电路有两种方式，一种是内部时钟方式，一种是外部时钟方式。本文设计应用的是外部时钟，外部时钟方式是使用外部振荡器产生的脉冲信号，本设计采用的是12MHZ的晶振和30P

43、F的电容组成时钟电路。时钟电路的电路图如图3.3所示。图3.3 时钟电路的电路图3.4 显示模块OLED，即有机发光二极管（ Organic Light Emitting Diode）。 OLED 由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。LCD 都需要背光，而 OLED 不需要，因为它是自发光的。这样同样的显示OLED 效果要来得好一些。以目前的技术，OLED 的尺寸还难以大型化，但是分辨率确可以做到很高。3.4.1 OLED12864简介0.96寸OLED12

44、864黑底蓝字，不带字库，分辨率为128*64，SPI接口方式3.4.2 SPI接口定义1. GND 电源地2. VCC 电源正（35.5V）3. D0 OLED 的D0 脚，在SPI 和IIC 通信中为时钟管脚4. D1 OLED 的D1 脚，在SPI 和IIC 通信中为数据管脚5. RES OLED 的RES#脚，用来复位（低电平复位）6. DC OLED 的D/C#E 脚，数据和命令控制管脚7. CS OLED 的CS#脚，也就是片选管脚3.4.3 字模生成本设计采用PCtoLCD2002软件及Txt2Bmp软件来进行取模。图3.4.1 采用PCtoLCD2002软件进行汉字、字符的取模

45、。图3.4.2 采用Txt2Bmp软件将文本转换为BMP格式的图片图3.4.3 将BMP导入PCtoLCD2002软件进行图片的取模。3.4.4 OLED原理图图3.4.4 OLED12864原理图3.4.5 OLED与单片机的连接采用SPI接口，电路图如图3.5所示。图3.4 显示模块电路图3.5 温湿度采集模块3.5.1 温湿度传感器简介AM2303（DHT22）数字温湿度传感器是一款含有已校准数字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与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相

46、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AM2303传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信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，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。3.5.2 传感器参数3.5.3 串行接口DATA 用于微处理器与DHT22之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间5ms左右,具体格式在下面说明,当前数据

47、传输为40bit,高位先出。数据格式: 40bit数据=16bit湿度数据+16bit温度数据+8bit校验和例子： 接收40bit数据如下：0000 0010 1000 1100 0000 0001 0101 1111 1110 1110湿度数据 温度数据 校验和湿度高8位+湿度低8位+温度高8位+温度低8位=的末8位=校验和例如：0000 0010+1000 1100+0000 0001+0101 1111=1110 1110湿度=65.2RH 温度=35.1当温度低于0时温度数据的最高位置1。例如：-10.1表示为1000 0000 0110 0101用户主机（MCU）发送一次开始信号后

48、,DHT22从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT22发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集。（注：主机从DHT22读取的温湿度数据总是前一次的测量值，如两次测量间隔时间很长，请连续读两次以获得实时的温湿度值）图3.5.1空闲时总线为高电平，通讯开始时主机(MCU)拉低总线500us后释放总线，延时20-40us后主机开始检测从机（DHT22）的响应信号。从机的响应信号是一个80us左右的低电平，随后从机在拉高总线80us左右代表即将进入数据传送。图3.5.2高电平后就是数据位，每1bit数据都是由一个低电平时隙和一个高电平组成。低电平时隙就是一个50us左

49、右的低电平，它代表数据位的起始，其后的高电平的长度决定数据位所代表的数值，较长的高电平代表1，较短的高电平代表0。共40bit数据，当最后一Bit数据传送完毕后，从机将再次拉低总线50us左右，随后释放总线，由上拉电阻拉高。数字1信号表示方法如图3.5.3所示图3.5.3数字0信号表示方法.如图3.5.4所示图3.5.43.5.4 传感器原理图图3.5.5 DHT22原理图3.5.5 引脚与接口(1) 引脚介绍：Pin1：(VDD)，电源引脚，供电电压为3-5.5V。Pin2：（DATA），串行数据，单总线。Pin3:（NC），空脚，请悬浮。Pin4（VDD），接地端，电源负极。(2) 接口说

50、明 ：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接口图如图3.10所示。单片机P3.4口用来发收串行数据，即数据口。连接传感器的Pin2（单总线，串行数据）。图3.5.6 DHT22接口图传感器的第一脚是电源脚，接电路板的电源。第二脚是数据端，接单片机的I/O口P3.4，把数据传输到单片机。第三脚是空管脚，悬空。第四脚是接地端，接电路板的地。3.6 串口通信模块串口通信是指外设和计算机间，通过数据信号线 、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。为了实现单片机与计算机之间的通信，利用单片机的 RXD、TXD接口连接到RS232串行

51、口接收或发送数据和指令，但是单片机的TTL电平和RS232不兼容，因此使用了CH340T进行电平转换，本系统采用 RS-232C接口方式。接口芯片采用CH340T，这种芯片可以实现TTL电平和RS-232C接口电平之间的转换，也就是可以把5V电平表示“1”、0V电平表示“0”的逻辑，转换成-3-15V电平表示“1”、+3-15V电平表示“0”的逻辑，从而解决了由于PC机的串行口是RS-232C标准的接口，其输入输出在电平上和采用TTL电平的STC12C5A60S2在接口时会产生电平不同的问题。因此，PC机和 STC12C5A60S2 单片机串行通信便可以顺利进行。3.6.1 RS-232C简介

52、RS-232-C是美国电子工业协会EIA制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。RS232C定义了数据终端设备(DTE)与数据通信设备(DCE)之间的物理接口标准。接口标准包括机械特性、功能特性和电气特性等方面的内容。在电气特性中，采用负逻辑电平表示,规定逻辑0电平为+5V+15V，逻辑1为-15V-5V，常称之为RS232电平。而单片机输出的是TTL或COMS电平。我们知道，TTL/COMS电平规定逻辑0电平为0V，逻辑1电平为+5V。显然，当PC机与单片机进行通信时，其

53、接口就不能直接相连，必须经过电平转换，否则就会损坏设备。当微机配备了RS一232接口后，它不仅可以与多种仪器和外设连接，而且，通过它还可以在两台微机之间进行近程和远程的通信。该总线有以下优点：（1）串行通讯成本低廉，通用性强，符合RS一232标准的串行口已成为PC机的标准配置；（2）通过该总线接口，可以使微机控制各种测量仪器，组成自动测试系统；（3）扩展了微机的应用领域，使个人计算机的功能得以加强；（4）现代信息处理系统要求电子测量、通信和微机有机结合在一起，即用测量仪表采集、检测信息，用通信网络进行传输，并通过计算机进行处理和控制；（5）RS-232C的信号连接十分灵活，通过对信号线进行适当

54、调整，即可通过MODEM进行远程传送，也可以直接连接应于近距离传输；即可以连接成主从的DTE-DCE方式，也可以把两台微机连接成对等的方式。RS-232C的总线可分为四类信号线，即数据总线、控制总线、定时总线和信号地线。数据线:数据传送是串行的，可工作在全双工或半双工状态。控制总线:该总线由发送控制信号、接收控制信号和设备状态信号组成，发送控制信号有RTS和CTS；接收控制信号有DDC，信号品质检测器和振铃指器。定时总线：该信号是确定数据位的中心，不向外部提供。信号地线：RS-232C采用负逻辑工作，即逻辑“l”电平为-5V-15V，逻辑“0”的电平为-5V-15V。RS-232C总线是以异步串口的方式工作，异步串行通信具有异步和串行两个特点。所谓串行，是指发送方和接收方之间数据信