【正文】 十分落后，絕大多數(shù)仍然在使用干濕球溫度計(jì)，采用人工觀測(cè)，人工調(diào)節(jié)閥門、風(fēng)機(jī)的方法，其控制效果可想而知。 濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測(cè)量屬于 90 年代興起的行業(yè)。比如說(shuō)在一些養(yǎng)殖廠，牲畜的成長(zhǎng)，和溫濕度是離不開的，它們只有在適宜的環(huán)境下，在適宜的溫度和濕度下，才能成長(zhǎng)的更快，我們才能獲取更大的效益。準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度在生物藥學(xué)、食品加工、造紙業(yè)等行業(yè)更是至關(guān)重要。濕度傳感器主要分為電阻式和電容式兩種，產(chǎn)品的基本形式都是在基片上涂覆感濕材料形成感濕膜。制藥行業(yè)里也基本如此。 設(shè)計(jì)內(nèi)容和預(yù)期結(jié)果 主要完成的任務(wù) 本文主要完成的內(nèi)容有： （ 1）確定系統(tǒng)的總體功能設(shè)計(jì)方案； （ 2）完成總體設(shè)計(jì)方案原理圖的繪制； （ 3）完成硬件電路的焊接及調(diào)試； （ 4） 完成軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及編譯。單片機(jī)采用 STC89C52，液晶顯示采用 LCD1602，報(bào)警采用蜂鳴器和發(fā)光二極管（聲光報(bào)警） ，鍵盤使用獨(dú)立鍵盤，外加復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，除了保持高性能外，盡可能降低成本，如簡(jiǎn)化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能用軟件功能取代硬件功能等。最高運(yùn)作頻率35MHz， 6T/12T 可選 [ 7]。美國(guó) ISD 公司于 2021 年最新推 出一種單片 8～20 秒單段語(yǔ)音錄放電路 ISD1820，它的基本結(jié)構(gòu)與 ISD11 1420 完全相同，采用CMOS 技術(shù)，內(nèi)含振蕩器，話筒前置放大，自動(dòng)增益控制，防混淆濾波器，揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)及 FLASH 陣列。 STC89C52 使用經(jīng)典的 MCS51 內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機(jī)不具備的功能。此外， 和 還可以作為定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部技術(shù)輸入（ ）和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ）。 （ 29 引腳）：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。時(shí)鐘電路的電路圖如圖 33所示。超小的體積、極低的功耗，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選擇。通訊初始化要求如圖 37 所示。 鍵盤模塊 鍵盤分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。 報(bào)警電路接口 本設(shè) 計(jì)采用峰鳴音報(bào)警電路。 K2 和 K3 分別為閾值增加和閾值減小。第一次按模式鍵然后經(jīng)過(guò)延時(shí)可以濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn) 27 開閾值和進(jìn)行溫度的設(shè)置，第二次按模式鍵并延時(shí)是濕度的設(shè)置，第三次按模式鍵是關(guān)閾值。 圖 54 器件焊接 濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn) 30 圖 55 Keil軟件調(diào)試 硬件問題及解決辦法 （ 1） LCD12864 不顯示 檢查 LCD 各個(gè)端口與單片機(jī)的連接是否接通，發(fā)現(xiàn)都通著，又檢查了 LCD 數(shù)據(jù)口連接順序與單片機(jī)的 I/O 口順序是否一致，最后發(fā)現(xiàn) LCD 的數(shù)據(jù)口順序接反了，LCD 的 D0D7 接單片機(jī)的 I/O 口 。對(duì)我們的生活特別有幫助 。然后卸下來(lái)重新焊上去蜂鳴器就響了。 開 始模 式 選 擇延 時(shí)溫 濕 度 閥 值 設(shè) 置關(guān) 閉 閥 值 設(shè) 置 模 式 圖 44 鍵盤模塊軟件流程圖 小結(jié) 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用了 C 語(yǔ)言編程，只需對(duì)溫度和濕度進(jìn)行相應(yīng)的采集處理后，即可讓液晶實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的溫度與濕度值。 本設(shè)計(jì)的最終實(shí)物如圖 313 所示。蜂鳴器額定電流 ≤30Ma，而對(duì)于STC89C52 單片機(jī)， 口的灌電流為 15mA，由此可見，僅靠單片機(jī)的 口電流是不能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的，必須使用晶體管放大電路，為了使單片機(jī)的功率更小，所以使用 PNP 型晶體管，當(dāng)外部環(huán)境的溫度或者濕度超過(guò)預(yù)設(shè)值的時(shí)候，基級(jí)變?yōu)榈碗娖?，蜂鳴器導(dǎo)通鳴叫 [20]。 K2 和 K3 只有在濕度和溫度設(shè)置模式下才有效，分別為閾值增加和閾值減小。格式見下面圖示。 串行接口（單線雙向） DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時(shí)間 4ms 左右，用戶 MCU 發(fā)送一次開始信號(hào)后 ， DHT11 從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后， DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號(hào) ， 送出 40bit 的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號(hào)采集 ， 用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。單片機(jī)可以通過(guò)數(shù)據(jù)總線與控制信號(hào)直接采用存儲(chǔ)器訪問形式、 I/O 設(shè)備訪問形式控制該液晶顯示模塊。 VPP（ 31 引腳）：訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。 P2 的輸出緩沖器可以驅(qū) 動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。 STC89C52主要特點(diǎn) STC89C52 的主要特點(diǎn)有： (1) 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)， 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051； (2) 工作電壓： ～ （ 5V單片機(jī)） /～ （ 3V 單片機(jī)）； (3) 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際工作 頻率可達(dá) 48MHz； (4) 用 戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié)； (5) 片上集成 512 字節(jié) RAM； (6) 通用 I/O 口（ 32 個(gè)），復(fù)位后為： P0/P1/P2/P3 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻； (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（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn) 12 片； (8) 具有 EEPROM 功能； (9) 共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 即定時(shí)器 T0、 T T2； (10) 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒； (11) 通用異步串行口（ UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART； (12) 工作溫度范圍： 40～ +85℃ （工業(yè)級(jí)） /0～ 75℃ （商業(yè)級(jí)）； (13) PDIP 封裝。而操作模式雖然可以不用擔(dān)心語(yǔ)音地址的問題，但在多段錄放上的操作略顯繁瑣，完成一個(gè)功能要進(jìn)行多個(gè)管腳的操作， 使用起來(lái)不是很方便。 顯 示選擇 方案一：數(shù)碼管。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲(chǔ)器濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn) 8 （ FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。外加復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、鍵盤電路和報(bào)警電路。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采 集部分是溫濕度傳感器完成的，溫濕度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)送入 STC89C52 單片機(jī)中，然后通過(guò)液晶顯示器 LCD1602 進(jìn)行顯示，單片機(jī)將預(yù)設(shè)的參考值與測(cè)量值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果作出判斷，當(dāng)溫濕度值超過(guò)允許的誤差范圍，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警聲音。 設(shè)計(jì)的市場(chǎng)現(xiàn)狀分析 縱觀市場(chǎng)，溫濕度檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，已有的各種溫濕度檢測(cè)產(chǎn)品，五花八門，如 A2021 家用溫濕度報(bào)警表、 YD808A 工業(yè)用溫濕度顯示器等產(chǎn)品。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了較大的發(fā)展。因此，研究溫 濕度的控制和測(cè)量具有非常重要的意義。 關(guān)鍵詞 傳感器 /單片機(jī) /溫濕度 /檢測(cè) 濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn) II Design and implementation of temperature and humidity measurement system ABSTRACT DHT11 temperature and humidity digital sensor is a posite temperature and humidity sensor , it outputs the already calibrated digital signal ,the sensor includes a resistance type moisture element and a NTC temperature measuring element, with excellent quality, super fast response, strong antiinterference ability, extremely high performanceprice paper mainly introduces the characteristics of the sensors, and uses the STC89C52 singlechip, LCD12864 display, and some of the ponents are bined, so as to plete the detection of temperature and humidity. Choose DHT11 temperature and humidity sensors to detect temperature and humidity, the output of digital signal input microcontroller STC89C52 singlechip digital signal and data processing, and then by the LCD12864 display, plus the reset circuit, clock circuit, keyboard circuit and alarm system design with friendly interface, flexible control, high hardware system integration, simple circuit, functional, reliable performance, low cost, etc. Particularly helpful to our life. KEY WORDS Sensor,Microcontroller,Temperature and humidity,Detection 濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn) 1 1 緒論 研究的意義 溫度和濕度是兩個(gè)基本的環(huán)境參數(shù)。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 RAM和只讀存儲(chǔ)器 ROM。 進(jìn)入 21 世紀(jì)后，特別在我國(guó)加入 WTO 后，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品面臨巨大挑戰(zhàn)。 隨著智能檢測(cè)系統(tǒng)的飛速發(fā)展，基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)將多傳感器系統(tǒng)結(jié)合在一起。5%RH，溫度 177。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能減少人機(jī)交互接口，多采用操作內(nèi)置或簡(jiǎn)化的方法。另外 STC89C52 可降至 0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。 相對(duì)而言，液晶顯示器顯示質(zhì)量高、體積小、功耗低等特點(diǎn)，而且其電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作更加方便 [ 10]。 濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn) 11 3 硬件電路的設(shè)計(jì) 主機(jī) MCU模塊 本系統(tǒng)主控模塊采用 STC89C52 單片機(jī)作為控制核心，通過(guò) DHT11 溫濕度傳感器專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，把采集到的溫濕度 數(shù)字信號(hào)通過(guò)單片機(jī)的處理輸出到 LCD12864 顯示器，以顯示其溫濕度值。 P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。看門狗計(jì)時(shí)完成后， RST 引腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。 單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘信號(hào)為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作，因此時(shí)鐘頻率直接影響單片的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。每個(gè) DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。 圖 36 DHT11 與單片機(jī)的通訊過(guò)程 總線空閑狀態(tài)為高電平，主機(jī)把總線拉低等待 DHT11 響應(yīng)，主機(jī)把總線拉低必須大于 18 毫秒，保證 DHT11 能檢測(cè)到起始信號(hào)。第二腳是數(shù)據(jù)端，接單片機(jī)的 I/O口 ，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。在本系統(tǒng)中峰鳴器報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)采用壓電式蜂鳴器，通過(guò) STC89C52 的 1 根 I/O 口線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴音發(fā)聲。該設(shè)計(jì)最終要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是，溫濕度采集數(shù)據(jù)并傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理在發(fā)送到液晶顯示器顯示，同時(shí)單片機(jī)會(huì)將采集到的數(shù) 據(jù)同系統(tǒng)設(shè)置的閾值進(jìn)行比較，如果超過(guò)閾值，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，如果沒有超出閾值，單片機(jī)就會(huì)繼續(xù)采集溫濕度數(shù)據(jù)。 濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn) 26 開 始P 3 . 5 輸 出 低 電 平延 遲 1 8 m sP 3 . 5 輸 出 高 電 平延 遲 4 0 m s讀 P 3 . 5 引 腳 判 斷 是 否為 低 電 平 ？從 機(jī) 8 0 u s 低 電 平 是 否結(jié) 束 ？從 機(jī) 8 0 u s 高 電 平 是 否結(jié) 束 ？單 片 機(jī) 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 接 收將 數(shù) 據(jù) 按 十 進(jìn) 制 數(shù) 位存 入 數(shù) 組結(jié) 束 并 保 持