【正文】 處理器與 SHT10 之間的同步通信 。為了避免發(fā)生信號沖突 ,微控制器僅僅把數(shù)據(jù)線拉低 ,在需輸出高電平時 ,微控制器會將引腳置成高阻態(tài) ,由外部上拉電阻把信號拉為高電平 ,這里選擇 10KΩ。 SHT10 會用下述來方式表示已經(jīng)正確接受到了指令 :在第 8 個 SCK 的時鐘下降沿后 ,將 DATA 下拉至低電平 (ACK 位 )。確切時間與內(nèi)部的晶振速度有關(guān) ,最多會有177。接著會傳輸 2 個字節(jié)的測量數(shù)據(jù)以及 1 個字節(jié)的 CRC 奇偶校驗(yàn)。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)的工作流程是 ,操作人員在計算機(jī)上輸入需要設(shè)定的溫濕度限定值 ,當(dāng)設(shè)定的溫濕度值與檢測溫濕度值不同時 ,單片機(jī)控制系統(tǒng)則會采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)動作。第四部分是輸出控制子程序 ,對設(shè)定值和實(shí)際值進(jìn)行判斷以決定是否進(jìn)行溫濕度的調(diào)節(jié) 。某個 C 文件要調(diào)用其它 C 文件中的函數(shù)時 ,要在當(dāng)前 C語言文件中先進(jìn)行聲明 ,然后再調(diào)用 ,或者也可以把每個 C文件中定義的函數(shù)都寫到相同名字下的 .h頭文件中 ,其他 C文件要調(diào)用該函數(shù)時要在前面加上include *.h,將頭文件包括進(jìn)來。 SHT10 有 4 種時序 :啟動傳輸時序、寫字節(jié)時序、讀字節(jié)時序及復(fù)位時序。向 SHT10 的 8 個數(shù)據(jù)位的寫入 ,于第 9個時鐘周期之后 ,讀取應(yīng)答位 ,應(yīng)答位為 0 時 ,表示 SHT10 正確接收。按下 S0,也就是使 為低電平時 ,進(jìn)入溫度上限的設(shè)置 ,再按一次進(jìn)入溫度下線的設(shè)置 。 軟件設(shè)計所用工具 Keil uVision4 本次設(shè)計采用 Keil uVision4來編寫 C語言程序 ,通過它的編譯器進(jìn)行編譯、連接 ,最后將生成的機(jī)器碼下載到單片機(jī)上。此外 ,Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常高 ,這一點(diǎn)從生成的匯編語言就可以看出 ,大多生成的匯編語句很緊湊 ,容易理解。 Proteus 在國內(nèi)已受到眾多單片機(jī)開發(fā)者的喜愛。 5 系統(tǒng)調(diào)試 用 Proteus 搭建仿真總圖 打開 Proteus ISIS,在 Proteus ISIS 編輯窗口中單擊元件列表之上的“ P”按鈕 ,添加元件及放置元件。 圖 說明窗口 按照正確的方法將元器件進(jìn)行合理的排布及連線后 ,得到圖 圖 系統(tǒng)仿真電路圖 用 Keil 對程序進(jìn)行調(diào)試、編譯 先打開 keil uvision4 這款軟件 ,新建工程 ,點(diǎn)擊菜單欄里的 new uvision project ,然后對工程進(jìn)行保存。 圖 生成機(jī)器碼 6 結(jié)論 系統(tǒng)的功能 本系統(tǒng)能測量溫室大棚內(nèi)的溫濕度數(shù)據(jù) ,將其顯示在液晶屏上。如果需要修改溫濕度上下限 ,可以通過按鍵進(jìn)行修改。 其中輸出控制和通過鍵盤設(shè)置上下限都是通過調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)的。但是由于本次設(shè)計用到的按鍵不多 ,只有五個 ,功能比較簡單 ,而且單片機(jī)工作 比較空閑 ,因此使用的是查詢方式來處理鍵盤的輸入。這樣可以避免溫濕度調(diào)節(jié)設(shè)備反復(fù)不停地通斷 ,以致影響使用壽命。這個看似簡單的事情花了我三天的時間 ,而且板子還有很多問題。通過這次畢業(yè)設(shè)計 ,我感覺我實(shí)際應(yīng)用知識的能力有了很大提高。當(dāng)溫濕度回到規(guī)定范圍內(nèi)時 ,只是停止報警 ,而溫濕度調(diào)節(jié)設(shè)備應(yīng)該繼續(xù)保持工作 ,直到溫濕度留有一定裕量時才停止。中斷方式比較節(jié)省系統(tǒng)資源 ,只有當(dāng)有按鍵按下時才會進(jìn)入鍵盤中斷子程序 ,進(jìn)一步掃描是那些鍵被按下 。 % 完成 測量濕度范圍 0~100%RH 完成 測量適度誤差 177。溫度回到限定值內(nèi)后 ,停止報警。最后把新建的文件添加到工程文件里 ,右鍵點(diǎn)擊 project 視圖窗口里的 Source Group1,選擇 Add files to group “ source group1” ,如圖所示 :圖 添加文件到工程 這樣 ,剛才新建的文件便添加到了 Source Group1 中。若想移動某個元件或多個 ,單擊其元件 ,待其顏色變紅后 ,在按下鼠標(biāo)左鍵不放 ,即可拖動元件。目前世界上只有 Proteus 做到了將電路仿真、印刷電路板設(shè)計和虛擬模型仿真整合到一個設(shè)計平臺 ,其處理器模型支持 805 HC1 AVR、 ARM、 8086 和 MSP4PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33等 ,2020年又增加了 Cortex和 DSP系列處理 器 ,并持續(xù)增加其他系列處理器模型。把 Keil 編譯、連接后生成的 hex 文件導(dǎo)入 Proteus 單片機(jī)中即可對單片機(jī)進(jìn)行仿真。它提供了一個完整的開發(fā)方案 ,包括宏匯編、 C 編譯器、庫管理、連接器和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等 ,通過一個集成開發(fā)環(huán)境將這些部份組合在一起。在每個設(shè)置里面 ,按 S2 增加限值 ,按 S3 減小限值。 LCD1602 子程序流程圖 圖 LCD1602 子程序流程圖 輸出控制子程序流程圖 圖 輸出控制子程序 鍵盤掃描子程序流程圖 圖 鍵盤掃描子程序 為了防止抖動 ,按鍵電路中都要消抖的措施 ,本設(shè)計中是采用的軟件消抖 ,在單片機(jī)檢測到某個鍵按下后 ,延時 10ms 再監(jiān)測 ,如果仍然按下 ,才視為按下了該鍵。而寫時序和讀時序就比較復(fù)雜。其他 C文件要使用該變量時 ,要先使用 extern將全局變量的作用域擴(kuò)展到本 C語言文件。 軟件設(shè)計的總體結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計的大棚溫濕度自動控制系統(tǒng)由一個主程序調(diào)用多個子程序 ,它們包括 SHT10 溫濕度采集子程序、 LCD1602 液晶顯示子程序、輸出控制子程序、鍵盤掃描子程序 ,如下圖所示 :圖 程序總體結(jié)構(gòu) 主程序主要就是 調(diào)用各個子程序的 C 語言文件中定義的函數(shù) ,實(shí)現(xiàn) SHTLCD1602 初始化等操作 ,然后測量溫濕度 ,調(diào)用函數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 ,最后進(jìn)行顯示并輸出控制信號。第二部分是SHT10 溫 度采集程序 ,其功能是通過 SHT10 傳感器采集溫濕度值 ,并進(jìn)行修正 。全部數(shù)據(jù)會從 MSB 開始 ,右值有效 (例如 :對于 12 位數(shù)據(jù) ,從第 5 個 SCK 時鐘起算作 MSB。 SHT10 通過下拉 DATA 變?yōu)榈碗娖?,表示測量已結(jié)束。 表 32SHT10 的命令集 命令 代碼 預(yù)留 0000x 溫度測量 00011 濕度測量 00101 讀狀 態(tài)寄存器 00111 寫狀態(tài)寄存器 00110 預(yù)留 0101x~1110x 軟復(fù)位 ,復(fù)位接口、清空狀態(tài)寄存器為默認(rèn)值 ,下一個命令前等待至少 11ms 11110 根據(jù)上表的命令集 ,SHT10 測量時 ,發(fā)布測量命令 (‘ 00000101’表示的是相對濕度 RH,‘ 00000011’ 表示的是溫度 T)后 ,控制器等待測量停止后。包括 :當(dāng) SCK 時鐘為高電平的時侯 ,DATA 翻轉(zhuǎn)至低電平 ,緊接著 SCK 變成低電平 ,隨后在 SCK 時鐘為高電平的時侯 DATA 翻轉(zhuǎn)為高電平。也就是微控制器可在 SCK 為高電平段去讀取有效的數(shù)據(jù)。 電源引腳 (VDD),SHT10 的供電電壓為 ~,這里選擇 5V。 8 片內(nèi)裝載的校準(zhǔn)系數(shù)可保證 100%互換性 。 濕度值分辨率為 14位 ,溫度值輸出分 辨率為 12位 ,并可以變成 12位和 8位 。濕度測量范圍為 0~100%RH,溫度測量范圍為40~℃ 。 SHT10 可以用來測量相對濕度、溫度和露點(diǎn)等參數(shù)。 SHT10 溫濕度傳感器品質(zhì)卓越 ,具有很明顯的優(yōu)點(diǎn) ,如抗干擾能力強(qiáng)、反應(yīng)快等。使 用外部振蕩器時 ,連接外部石英晶體和微調(diào)電容。低電平有效 ,在片外程序存儲器取指期間 ,當(dāng) ?PSEN 有效時 ,程序存儲器的內(nèi)容將會被送至 P0 口 ,在訪問外部 RAM時 ,?PSEN 無效。 P3 口輸出緩沖級可用來驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯門。它的輸出緩沖級可以驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯門 P3 口 (~): P3 口 ,和 P P2 一樣 ,是一個 8 位雙向 I/0 口 ,內(nèi)部自帶弱上拉。端口進(jìn)行寫“ 1”時 ,該管腳被懸空 ,由內(nèi)部自帶的上拉電阻將電平拉到高電平。 P1 口 (~): P1 端口 (~,1~8 引腳 ):P1 口是一個 8 位雙向 I/O 口 ,內(nèi)部已經(jīng)自帶有一個幾十 K 的 上拉電阻。作為輸出端口 ,每個引腳能驅(qū)動 8 個 TTL 負(fù)載 ,對端口 P0 寫入每個引腳能驅(qū)動寫入“ 1”時 ,可以作為高阻抗輸入。 (7)3 個 16 位定時器 /計數(shù)器 ,即定時器 T0、 T T2 (8)6 個中斷源、 5 個中斷矢量、 2 級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu) 。 (3)ISP(在線編程 )/IAP(在應(yīng)用可編程 ):可通過串口下載程序 ,不需要使用專門的下載器 ,非常方便快捷。 232 是一種雙組驅(qū)動器 /接收器 ,片內(nèi)含有一個電容性電壓發(fā)生器以便在單 5V 電源供電時提供 EIA/TIA232E 電平。所以 ,引腳 T1IN、 T2IN、 R1OUT、 R2OUT 為接 TTL?CMOS 電平的引腳 ,引腳 T1OUT、T2OUT、 R1IN、 R2IN 為接 RS232 電平的引腳。 232 芯片中有兩組電平轉(zhuǎn)換的引腳 ,我們這里只需使用其中一組。 232 是 IM 公司專為 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 ,使用 +5V