【正文】 erature or humidity values is greater than the preset temperature or humidity values the alarm signal Light emitting diode is lit is sent And output circuit will be sent Relay action The major software includes the main routines temperature and humidity routines show routines and digitaltoanalog routines The humidity sensor SHT15 in this design includes a capacitive polymer sensing element for power consumption makes it the ultimate choice for even relative humidity and a band gap temperature sensor Both the most demanding applications are seamlessly coupled to a 14bit analog to digital converter with a 14 and the A D as well as serial interface circuits in the same chip on the realization of a Gap link to a superfast response antiinterference capability and costeffective advantagesAnd PT100 within the required range linearity is very goodThe design of digital thermometers and hygrometer with STC12C5A60S2 and PT100 and SHT15 not only has a simple external circuit but also has a highprecision measurement KEY WORDS temperature measurement humidity measurements PT100SHT15目 錄 前 言 1 一 設(shè)計(jì)任務(wù)要求和溫濕度計(jì)的發(fā)展史 1 11 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1 12 設(shè)計(jì)溫濕度計(jì)的依據(jù)和意義 1 13 溫度計(jì)的發(fā)展史 2 14 濕度計(jì)的由來(lái) 3 15 露點(diǎn)意義 3 二 設(shè)計(jì)任務(wù)分析及方案論證 4 21 設(shè)計(jì)總體方案及方案論證 4 22 元器件的選擇 5 主控制器芯片 5 溫 濕度傳感器 7 驅(qū)動(dòng)顯示電路 8 23 溫濕度測(cè)量的方法及分析 9 三 硬件電路的設(shè)計(jì) 10 31 主控制電路和測(cè)溫濕控制電路 10 32 驅(qū)動(dòng)顯示電路 12 四 軟件設(shè)計(jì)及分析 13 41 SHT15 傳輸時(shí)序和指令集與測(cè)溫模塊 13 通訊復(fù)位時(shí)序 13 啟動(dòng)傳輸時(shí)序 14 數(shù)據(jù)傳輸和指令集 14 濕度的測(cè)量時(shí)序 15 輸出轉(zhuǎn)換為物理量 15 SHT15 的 DC 特性 17 42 程序流程圖 19 43 程序的設(shè)計(jì) 20 SHT15 的初始化程序 20 畢業(yè)設(shè)計(jì) c 是主函數(shù)做了溫度的算法 26 AD 轉(zhuǎn)換子程序 35 LED 顯示子程序 36 軟件在硬件上的調(diào)試分析 45 結(jié) 論 46 參考文獻(xiàn) 47 致 謝 48 附 錄 48 引 言 溫度與濕度與人們的生活息息相關(guān)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣象環(huán)保國(guó)防科研等部門經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度與濕度進(jìn)行測(cè)量及控制準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度生物制藥食品加工造紙等行業(yè)更是至關(guān)重要的在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣象環(huán)保國(guó)防科研等部門經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度與濕度進(jìn)行測(cè)量及控制準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度生物制藥食品加工造紙等行業(yè)更是至關(guān)重要的 Dew point 露點(diǎn)溫度是指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下冷卻到飽和時(shí)的溫度形象地說(shuō)就是空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r(shí)候的溫度叫露點(diǎn)溫度露點(diǎn)溫度本是個(gè)溫度值可為什么用它來(lái)表示濕度呢這是因?yàn)楫?dāng)空氣中水汽已達(dá)到飽和時(shí)氣溫與露點(diǎn)溫度相同當(dāng)水汽未達(dá)到飽和時(shí)氣溫一定高于露點(diǎn)溫度所以露點(diǎn)與氣溫的差值可以表示空氣中的水汽距離飽和的程度在 100 的相對(duì)濕度時(shí)周圍環(huán)境的溫度就是露點(diǎn)溫度露點(diǎn)溫度越小于周圍環(huán)境的溫度結(jié)露的可能性就越小也就意味著空氣越干燥露點(diǎn)不受溫度影響但受壓力影響 濕球溫度的定義是在定壓絕熱的情況下空氣與水直接接觸達(dá)到穩(wěn) 定熱濕平衡時(shí)的絕熱飽和溫度 第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)分析及方案論證 167。 主控制器芯片 STC12C5A60S2ADPWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘機(jī)器周期 1T 的單片機(jī)是高速低功耗超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051但速度快 812 倍內(nèi)部集成 810 專用復(fù)位電路 2 路 PWM8路高速 10 位 AD 轉(zhuǎn)換 250KS 針對(duì)電機(jī)控制強(qiáng)干擾場(chǎng)合 1 增強(qiáng)型 8051 CPU1T 單時(shí)鐘 機(jī)器周期指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 2 工作電壓 STC12C5A60S2 系列工作電壓 55V 33V5V 單片機(jī) STC12LE5A60S2 系列工作電壓 36V 22V3V 單片機(jī) 3 工作頻率范圍 0 35MHz 相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 420MHz 4 用戶應(yīng)用程序空間 8K 16K 20K 32K 40K 48K 52K 60K 62K 字節(jié) 5 片上集成 1280 字節(jié) RAM 6 通用 IO口 364044個(gè) 復(fù)位后為 準(zhǔn)雙向口 弱上拉普通 8051傳統(tǒng) IO 口 可設(shè)置成四種模式準(zhǔn)雙向口 弱上拉推挽 強(qiáng)上拉僅為輸入 高阻開(kāi)漏 每個(gè) IO 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到 20mA 但整個(gè)芯片最大不要超過(guò) 55mA 7 ISP 在系統(tǒng)可編程 IAP 在應(yīng)用可編程 無(wú)需專用編程器無(wú)需專用仿真器可通過(guò)串口 P30P31 直接下載用戶程序數(shù)秒即可完成一片 8 有 EEPROM 功能 STC12C5A62S2ADPWM 無(wú)內(nèi)部 EEPROM 9 看門狗 10 內(nèi)部集成 810 專用復(fù)位電路外部晶體 12M 以下時(shí)復(fù)位腳可直接 1K 電阻到地 11 外部掉電檢測(cè)電路 在 P46 口有一個(gè)低壓門檻比較器 5V 單片機(jī)為 132V誤差為 533V 單片機(jī)為 130V 誤差為 3 12 時(shí)鐘源外部高精度晶體 時(shí)鐘內(nèi)部 RC 振蕩器 溫漂為 5 到 10 以內(nèi) 用戶在下載用戶程序時(shí)可選擇是使用內(nèi)部 RC 振蕩器還是外部晶體 時(shí)鐘常溫下內(nèi)部 RC 振蕩器頻率為 50V 單片機(jī)為 11MHz ～ 155MHz 33V 單片機(jī) 為 8MHz ～ 12MHz 精度要求不高時(shí)可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂以實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn) 13 共 4 個(gè) 16 位定時(shí)器 兩個(gè)與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 16 位定時(shí)器 T0 和 T1 沒(méi)有定時(shí)器 2但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器再加上 2 路 PCA模塊可再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 14 2 個(gè)時(shí)鐘輸出口可由 T0 的溢出在 P34T0 輸出時(shí)鐘可由 T1 的溢出在P35T1 輸出時(shí)鐘 15 外部中斷 IO 口 7 路傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷并新增支持上升沿中斷 的 PCA 模塊 Power Down 模式可由外部中斷喚醒 INT0P32 INT1P33 T0P34 T1P35 RxDP30 CCP0P13 也可通過(guò)寄存器設(shè)置到 P42 CCP1P14 也可通過(guò)寄存器設(shè)置到 P43 16 PWM 2 路 PCA 可編程計(jì)數(shù)器陣列 2 路 也可用來(lái)當(dāng) 2 路 DA 使用 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)定時(shí)器 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)外部中斷 上升沿中斷 下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持 17 AD 轉(zhuǎn)換 10 位精度 ADC 共 8 路轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250KS 每秒鐘 25 萬(wàn)次 18 通用全雙工異步串行口 UART 由于 STC12 系列是高速的 8051 可再用定時(shí)器或 PCA 軟件實(shí)現(xiàn)多串口 19 STC12C5A60S2 系列有雙串口后綴有 S2 標(biāo)志的才有雙串口 RxD2P12 可通過(guò)寄存器設(shè)置到 P42 TxD2P13 可通過(guò)寄存器設(shè)置到 P43 20 工作溫度范圍 40 85℃ 工業(yè)級(jí) 0 75℃ 商業(yè)級(jí) 21 封裝 PDIP40LQFP44LQFP48 IO 口不夠時(shí)可用 2 到 3 根普通 IO 口線外接 74HC164165595 均可級(jí)聯(lián)來(lái)擴(kuò)展 IO 口還可用 AD 做按鍵掃描來(lái)節(jié)省 IO 口或用雙 CPU三線通信還多了串口 167。 31 主控制電路和測(cè)溫濕控制電路 本次硬件設(shè)計(jì)的核心就是 STC12C5A60S2 其他部件都是圍繞它設(shè)計(jì)的濕度傳感器 SHT15的 DATA口和 SCK口分別與 STC12C5A60S2的 P2_5口和 P2_6口相連測(cè)溫的 PT100 則在電橋的微弱的變化產(chǎn)生的信號(hào)放到運(yùn)放中放大等處理再接到P1_0 預(yù)置數(shù)電路就是 4 個(gè)按鍵進(jìn)行行列掃描分別與 STC12C5A60S2 的 P1_1P1_2 P1_3 和 P1_4 口相連當(dāng)有按鍵按下時(shí)單片機(jī)收到有效的信號(hào) S1 鍵是用來(lái)設(shè)置溫度的加 1S2 鍵是用來(lái)設(shè)置溫度減 1S3 鍵用來(lái)設(shè)置濕度的加 01S4 鍵是用來(lái)設(shè)置濕度減 01 報(bào)警電路就是把兩個(gè)發(fā)光二極管和 STC12C5A60S2 的 P2_3P2_4 口相連因?yàn)橐玫娘@示出控制外電路工作所以要大點(diǎn)的電流驅(qū)動(dòng)外電路那么在電路中要顯示出來(lái)那么要加一個(gè)繼電器才能顯示有足夠大的電流如下圖顯示 同樣濕度也一樣只是把 P23 改為 P24 單片機(jī)復(fù)位有兩種一種是上電復(fù)位一種是按鍵復(fù)位這次用的就是按鍵復(fù)位當(dāng)按鍵按下時(shí)單片機(jī)的 RST 口從低電平變?yōu)楦唠娖綇亩M(jìn)入復(fù)位狀態(tài)當(dāng)按鍵松開(kāi)后 VCC 給 10Uf 電容充電從而把 RST 口拉至電平單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài) STC12C5A60S2 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)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(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器構(gòu)成自激振蕩器外接石英晶體或陶瓷諧振器及電容C1C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路對(duì)外接電容 C1C2雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低振蕩器工作的穩(wěn)定性起振的難易程度及溫度穩(wěn)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 110592M的石英晶體振蕩 器和兩個(gè) 30pF 的電容具體原理圖如下圖 31 所示 圖 31 主控制電路和測(cè)溫濕電路原理圖 167。 啟動(dòng)傳輸時(shí)序 用一組啟動(dòng)傳輸時(shí)序來(lái)表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)某跏蓟ó?dāng) SCK 時(shí)鐘高電平時(shí)DATA 翻轉(zhuǎn)為低電平緊接著 SCK 變?yōu)榈碗娖诫S后是在 SCK 時(shí)鐘高電平時(shí) DATA 翻轉(zhuǎn)為高電平在下一次指令前發(fā)送一個(gè)傳輸啟動(dòng)時(shí)序啟動(dòng)傳輸時(shí)序如下圖 42 所示 圖 42 啟動(dòng)傳輸時(shí)序 167。C 25 t1 t2 SORH RHlinear t1 和 t2 的值如下表 44 所示 表 44 溫度補(bǔ)償系數(shù) RHtrue 就是測(cè)量的濕度值 167。 SHT15 的初始化程序 include include Microcontroller specific library eg port definitions include Keil library is used for _nop _ operation include Keil library include Keil library typedef union unsigned int i float f