【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 修正濕度值用來補(bǔ)償該濕度傳感模塊的非線性： Rhlinear=C1+C2SORH+C3SORH2 式中， SORH 是該傳感器的相對(duì)濕度的測(cè)量值，系數(shù)的取值如下： 12位： SORH： C1 = － 4， C2 = .0405， C3 = － 10－ 6 8位： SORH： C1 = － 4， C2 = ， C3 = － 10－ 4 (2)溫度值輸出 由于 SHT11 的溫度傳感模塊的線性很好，所以可以用如下的公式把溫度的數(shù)字輸出直接轉(zhuǎn)換成為實(shí)際的溫度值： T=d1+d2SOT 當(dāng)供電電源的電壓是 5V 而且溫度傳感模塊分辨率是 14 位時(shí)， d1 = － 40， d2 = ，當(dāng) SHT11 的溫度傳感模塊的分辨率是 12 位的時(shí)候， d1 = － 40， d2 = 。 寄存器配置 該傳感器是通過狀態(tài)寄存器來實(shí)現(xiàn)其中一部分的高級(jí)功能，寄存器各位的類型及說明如表 1所示。下面是對(duì)寄存器的相關(guān)位進(jìn)行功能說明： (1)加熱 9 芯片的加熱開關(guān)導(dǎo)通后，該傳感器的溫度約增加 5℃ ，從而使功耗增加至 8mA*5v。加熱的用途如下所示： a 經(jīng)過對(duì)啟動(dòng)加熱的溫、濕度前后進(jìn)行對(duì)比，能夠?qū)鞲衅鞴δ苓M(jìn)行一個(gè)正確區(qū)別； b 傳感器假如指定環(huán)境相對(duì)濕度比偏高的情況下可以通過加熱以防止冷凝現(xiàn)象的發(fā)生。 (2)電源低電壓的檢測(cè) SHT11 在工作的時(shí)侯可以自行的檢測(cè) Vdd 的電壓是否小于 伏。 (3)校準(zhǔn)系數(shù)的下載 為了提高速度， OTP 在每次的測(cè)量前都會(huì)重新下載標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)系數(shù)，可以使測(cè)量每一次都節(jié)省 的時(shí)間。 (4)分辨率的設(shè)定 把測(cè)量的分辨率從 14位（溫度）和 12 位（濕度）分別減到 12位和 8 位可以應(yīng)用在高速度或者是低功耗的場(chǎng)合。 表 1 SHT11 狀態(tài)寄存器類型及說明 位 類型 說 明 默認(rèn)值 7 保留 0 6 讀 工檢限（低電壓檢查） X 5 保留 0 4 保留 0 3 只用于試驗(yàn)，不可以使用 0 2 讀 /寫 加熱 0 關(guān) 1 讀 /寫 不從 OTP 重下載 0 重下載 0 讀 /寫 39。139。=8 位相對(duì)濕度， 12 位溫度分辨率。 39。039。=12 位相對(duì)濕度， 14位濕度分辨率 0 12 位相對(duì)濕度， 14 位濕度 接口電路 AT89C51 與 SHT11 的接口電路如圖 所示。 圖中， SHT11 的 DATA 端口通過一個(gè) 10K 的外部上拉電阻與單片機(jī)連接。由于 P2口內(nèi)部已有上拉電阻，所以本次設(shè)計(jì) DATA 端口連接單片機(jī)的 口時(shí)不需要上拉電阻。 10 圖 AT89C51 與 SHT11 的接口電路 單片機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中，我們采用美國(guó) ATMEL（愛特梅爾）公司生產(chǎn)的 AT89C51 單片機(jī)作為主控芯片。 AT89C51 單片機(jī)是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 4K在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用 ATMEL 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 8051產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 AT89C51 單片機(jī)具有以下的標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k字節(jié) Flash， 128 字節(jié) RAM， 32位 I/O口線，兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 可編程串行通道， 5個(gè)中斷源，低功耗的閑置和掉電模式 ，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。圖 所示為 AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 11 LCD 顯示硬件設(shè)計(jì) 由于本次設(shè)計(jì)要求實(shí)時(shí)顯示時(shí)鐘、溫度和相對(duì)濕度，所以傳統(tǒng)的 LED數(shù)碼管遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，在這里我們采用 1602 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16X02 即 32個(gè)字符。（ 16 列 2 行）如圖 所示： 圖 LCD 硬件顯示模塊 1602 字符型 LCD通常有 14 條引腳線或 16條引腳線的 LCD，多出來的 2 條線是背光電源線 VCC(15 腳 )和地線 GND(16 腳 )，其控制原理與 14腳的 LCD 完全一樣，如表 2（引腳說明）表 3（寄存器的選擇控制）所示： 表 2 1602 引腳說明 引腳 符號(hào) 功能說明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 V0 對(duì)比度的調(diào)整端，連接正電源的對(duì)比度最為微弱，連接地端電源的對(duì)比度最強(qiáng)，使用時(shí)可以通過用 10K 電位器來進(jìn)行對(duì)比度的調(diào)整。 4 RS 寄存器的選擇，高電平 1時(shí)會(huì)選擇數(shù)據(jù)的寄存器、低電平 0 時(shí) 12 會(huì)選擇指令的寄存器。 5 R/W 讀與寫信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀的操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫的操作。 6 E E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 7 DB0 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位） 810 DB13 低 4 位三態(tài)、 雙 向數(shù)據(jù)總線 13 位 1113 DB46 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 46 位 14 DB7 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是 busy flag） 15 BLA 背光電源正極 16 BLK 背光 電源負(fù)極 表 3 寄存器選擇控制 RS R/W 操作說明 0 0 寫入指令寄存器（清除屏等） 0 1 讀 busy flag（ DB7），以及讀取位址計(jì)數(shù)器（ DB0~DB6）值 1 0 寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等） 1 1 從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù) 注：關(guān)于 E=H脈沖 —— 開始時(shí) 初始化 E為 0，然后置 E為 1，再清 0. busy flag（ DB7）：在此位為被清除為 0時(shí)， LCD 將無法再處理其他的指令要求。 鍵盤控制模塊硬件設(shè)計(jì) 在單片機(jī)系統(tǒng)中，按接口形式把鍵盤分為兩大類：編碼式鍵盤與非編碼式鍵盤。由硬件邏輯電路來編碼式鍵盤完成鍵識(shí)別的工作和可靠措施。每一按鍵，鍵盤會(huì)自動(dòng)的提供出該按鍵讀數(shù)，于此同時(shí)用產(chǎn)生的選通脈沖來通知給微處理器。這種鍵盤比較容易使用，但是硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主機(jī)任務(wù)會(huì)相對(duì)繁重。而非編碼式鍵盤主要包括有獨(dú)立按鍵結(jié)構(gòu)的鍵盤與有矩陣按鍵結(jié)構(gòu)的鍵盤兩種。 13 矩陣結(jié)構(gòu)鍵盤適 合用在按鍵數(shù)量偏多的場(chǎng)合，由行線與列線來組成，按鍵在行列交叉點(diǎn)的位置上，節(jié)省 I/O口。獨(dú)立按鍵結(jié)構(gòu)就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，每根 I/O 口線按鍵的工作狀態(tài)是不會(huì)影響其他 I/O 口線按鍵的工作狀態(tài)。因此，用輸入電平狀態(tài)的檢測(cè)可以很容易確定是哪個(gè)按鍵按下。此鍵盤是用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。 由于本次設(shè)計(jì)只用到 6個(gè)鍵，所以采用獨(dú)立式鍵盤，在程序設(shè)計(jì)中采用查詢的方式來識(shí)別按鍵。本次設(shè)計(jì)共 6 個(gè)鍵，分別為時(shí)鐘調(diào)整鍵（ Set(S4)、 Up(S5)、 Down(S6)、Enter(S7)、 sd(S3)）和溫度相對(duì)濕度轉(zhuǎn) 換鍵 kk(P2^3)。如圖 。 14 圖 鍵盤控制模塊 （指示燈接口）模塊硬件設(shè)計(jì) 在智能微噴灌控制系統(tǒng)中，采集到的參數(shù)在進(jìn)行進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標(biāo)度變換之后，與給出的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)上下限給定值進(jìn)行比較，如果高于上限值 (或低于下限值 )則驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外部灌溉電路，對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行微噴灌。 本設(shè)計(jì)采用了繼電器電路來驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外部灌溉電路用來實(shí)施對(duì)植物的灌溉。 考慮到繼電器仿真效果不明顯，設(shè)計(jì)采用指示燈電路代替該效果 。通過 AT89C51給出處理信號(hào)。當(dāng)相對(duì)濕度值高于上限值 (或低于下限值 )時(shí)，由指示燈指示電路模擬外部灌溉電路的導(dǎo)通與斷開。相應(yīng)的繼電器模塊和替代的指示燈接口模塊如圖 所示： 圖 繼電器模塊與指示燈接口模塊 時(shí)鐘模塊硬件設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的時(shí)鐘模塊選用由 Dallas 公司 (美國(guó) )推出的 DS1302，它具有小電流充電的能力、功耗低的實(shí)時(shí)時(shí)鐘的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其在實(shí)時(shí)顯示時(shí)間中的應(yīng)用。 15 可以對(duì)年月日和時(shí)分秒進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)，且有對(duì)進(jìn)行閏年補(bǔ)償?shù)墓δ堋? 該芯 片采用的是三線接口和 CPU同步通信的技術(shù)。 DS1302 的內(nèi)部的 31 8的 RAM寄存器是用來臨時(shí)存放數(shù)據(jù)。它作為 DS1202 升級(jí)后的產(chǎn)品，與 DS1202 互相兼容，但是它加了主電源 /后備電源的雙電源的引腳，于此同時(shí)也讓后備電源可以進(jìn)行小電流的充電。 DS1302 引腳的排列 ,VCC1 是后備的電源， VCC2 是主要的電源。主電源被關(guān)閉情況下，它也可以保持時(shí)鐘連續(xù)的運(yùn)行。 DS1302 是由 Vcc1 和 Vcc2 中較大的提供工作電壓。 X1 和 X2 是 DS1302 的振蕩源，外部連接的是值為 的晶振。 Rst 作為復(fù)位 /片 的選線，對(duì)所有的數(shù)據(jù)傳送的啟動(dòng)是通過將 Rst輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來進(jìn)行的。Rst的輸入包含兩種功能：首先， Rst 導(dǎo)通控制邏輯，允許地址 /命令的序列送給移位寄存模塊；其次， Rst 會(huì)提供終止字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的手段。當(dāng)給 Rst 置高電平，初始化所有數(shù)據(jù)的傳送，允許 DS1302 的操作。假如處于傳送過程中時(shí)，當(dāng)給 Rst置低電平，那么將會(huì)終止當(dāng)下數(shù)據(jù)的傳送， I/O 引腳則改變成高阻態(tài)。在上電后，在 VCC之前， Rst 必須維持在低電平。只有當(dāng) Sclk 置為低電平的時(shí)侯，才能將 Rst 置為高電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )。 Sclk 為時(shí)鐘輸入端。 DS1302 時(shí)鐘模塊電路如圖 所示： 圖 時(shí)鐘模塊電路 16 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)主要包括：溫濕度采集轉(zhuǎn)換模塊、鍵盤控制模塊、 LCD 顯示模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊等。 系統(tǒng)整體框架介紹 當(dāng)單片機(jī)上電復(fù)位后，系統(tǒng)開始運(yùn)行程序，時(shí)間日期和溫度值（相對(duì)濕度值）會(huì)實(shí)時(shí)顯示的液晶顯示器上，按下相應(yīng)的功能鍵可以對(duì)溫度值顯示與相對(duì)濕度值顯示的轉(zhuǎn)換和顯示時(shí)間的調(diào)整。當(dāng)按下溫濕度調(diào)整功能鍵時(shí)， LCD 顯示器上會(huì)有相應(yīng)顯示。當(dāng)按下時(shí)鐘調(diào)整功能鍵時(shí)，可以調(diào)節(jié)當(dāng)前的時(shí)間值。當(dāng) 采集到的相對(duì)濕度值高于上限值 (或低于下限值 )則由繼電器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外部灌溉電路，對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行微噴灌。系統(tǒng)整體的軟件流程方式如圖 ： 圖 系統(tǒng)整體的軟件流程圖 系統(tǒng)主函數(shù)部分的代碼： void main() { 17 uint i,j。 uint temp。 uint dat。 uint Hum。 float f。 init1602()。 //初始化 LCD init_ds1302()。/