【文章內(nèi)容簡介】 ，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖22中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預(yù)置值。斜率累加器預(yù)置比較計數(shù)器1=0計數(shù)器2=0低溫度系數(shù)晶振高溫度系數(shù)晶振預(yù)置溫度寄存器圖22 DS18B20測溫原理框圖二、溫濕度傳感器DHT11的介紹DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。產(chǎn)品為4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。其實物圖如圖23所示。圖23 DHT11實物圖1. 傳感器性能濕度部分說明如表21。表21 傳感器濕度部分性能說明參數(shù)條件MinMax單位分辨率11RH%精度0~50℃177。5RH%量程范圍0℃3090RH%25℃2090RH%50℃2080RH%2. 電源引腳DHT11的供電電壓為3－。傳感器上電后，要等待1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個100nF 的電容，用以去耦濾波。3. 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,一次通訊時間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說明,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴展,:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗和數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。用戶MCU發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號,送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號,。通訊過程如圖24。總線空閑狀態(tài)為高電平,主機把總線拉低等待DHT11響應(yīng),主機把總線拉低必須大于18毫秒,保證DHT11能檢測到起始信號。DHT11接收到主機的開始信號后等待主機開始信號結(jié)束,延時等待2040us后, 讀取DHT11的響應(yīng)信號,主機發(fā)送開始信號后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高?？偩€為低電平,說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號后,再把總線拉高80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始,則DHT11沒有響應(yīng),，DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。圖24 通訊過程4. 測量分辨率測量分辨率分別為8bit（溫度）、8bit（濕度）。5. 電氣特性如表22VDD=5V，T = 25℃。表22 DHT11的電氣特性參數(shù)條件MinTypeMax單位供電DC3V供電電流測量mA平均1mA待機100150uA采樣周期秒1次6. 應(yīng)用信息1） 工作與貯存條件超出建議的工作范圍可能導(dǎo)致高達3%RH的臨時性漂移信號。返回正常工作條后，傳感器會緩慢地向校準(zhǔn)狀態(tài)恢復(fù)。要加速恢復(fù)進程的“恢復(fù)處理”。在非正常工作條件下長時間使用會加速產(chǎn)品的老化過程。2） 暴露在化學(xué)物質(zhì)中電阻式濕度傳感器的感應(yīng)層會受到化學(xué)蒸汽的干擾，化學(xué)物質(zhì)在感應(yīng)層中的擴散可能導(dǎo)致測量值漂移和靈敏度下降。在一個純凈的環(huán)境中，污染物質(zhì)會緩慢地釋放出去。下文所述的恢復(fù)處理將加速實現(xiàn)這一過程。高濃度的化學(xué)污染會導(dǎo)致傳感器感應(yīng)層的徹底損壞。3） 恢復(fù)處理置于極限工作條件下或化學(xué)蒸汽中的傳感器，通過如下處理程序，可使其恢復(fù)到校準(zhǔn)時的狀態(tài)。在50到60℃和小于10%RH的濕度條件下保持2小時（烘干）隨后在20到30℃和大于70%RH的濕度條件下保持5小時以上。4） 溫度影響氣體的相對濕度，在很大程度上依賴于溫度。因此在測量濕度時，應(yīng)盡可能保證濕度傳感器在同一溫度下工作。如果與釋放熱量的電子元件共用一個印刷線路板，在安裝時應(yīng)盡可能將DHT11遠(yuǎn)離電子元件，并安裝在熱源下方，同時保持外殼的良好通風(fēng)。為降低熱傳導(dǎo)，DHT11與印刷電路板其它部分的銅鍍層應(yīng)盡可能最小，并在兩者之間留出一道縫隙。7. DHT11引腳說明如表23表23 DHT11引腳說明Pin名稱注釋1VDD2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NC空腳，請懸空4GND接地，電源負(fù)極三、硬件連接1. 溫度傳感器DS18B20與89C52單片機的連接本系統(tǒng)采用半導(dǎo)體溫度傳感器作為敏感元件。傳感器我們采用了DS18B20單總線可編程溫度傳感器,來實現(xiàn)對溫度的采集和轉(zhuǎn)換，直接輸出數(shù)字量，可以直接和單片機進行通訊，大大簡化了電路的復(fù)雜度。DS18B20應(yīng)用廣泛，性能可以滿足題目的設(shè)計要求。它與單片機的連接如圖25所示。圖25 DS18B20與單片機的連接圖 ，通過單片機的處理通過液晶來顯示實時的溫度。2. 濕度傳感器DHT11與89C52單片機的連接DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，其中我們主要應(yīng)用了DHT11對濕度的檢測。其與單片機的連接是相當(dāng)簡單的，其性能完全滿足設(shè)計要求。其連接圖如圖26所示。圖26 DHT11與單片機的連接圖 ，并通過液晶來對實時濕度來顯示。 時鐘模塊的硬件設(shè)計一、時鐘芯片DS1302的介紹美國DALLAS 公司推出的低功耗時鐘芯片DS1302 的結(jié)構(gòu)和工作原理及其在測量系統(tǒng)中的應(yīng)用。它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償?shù)榷喾N功能。DS1302 用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄。這種記錄對長時間的連續(xù)測控系統(tǒng)結(jié)果的分析以及對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找有重要意義。二、DS1302 的結(jié)構(gòu)及工作原理DS1302是美國DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘芯片，～。采用三線接口與CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31８的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM 寄存器。DS1302 是DS1202 的升級產(chǎn)品，與DS1202 兼容，但增加了主電源后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細(xì)電流充電的能力。1. 引腳功能表如表24表24 DS1302引腳功能表引腳號引腳名稱功能1VCC2主電源2，3X1,X2振蕩源，外接32768Hz晶振4GND地線5RST復(fù)位/片選線6I/O串行數(shù)據(jù)輸入輸出端7SCLK串行數(shù)據(jù)輸入端8VCC1后備電源2. DS1302 的控制字節(jié)說明DS1302控制字節(jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302 中位6 如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1 表示存取RAM數(shù)據(jù)。位5至位1 指示操作單元的地址。最低有效位（位0）如為0 表示要進行寫操作，為1 表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。3. 復(fù)位通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。 RST輸入有兩種功能：首先，接通RST控制邏輯，允許地址命令序列送入移位寄存器；其次， 提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中置RST為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc≥ 之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK 為低電平時，才能將RST 置為高電平。4. 數(shù)據(jù)輸入輸出在控制指令字輸入后的下一個SCLK 時鐘的上升沿時數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0 開始。同樣，在緊跟8 位的控制指令字后的下一個SCLK 脈沖的下降沿讀出DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0 位至高位7。5. DS1302 的寄存器DS1302 共有12 個寄存器，其中有7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD 碼形式。其日歷、時間寄存器及其控制字。此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。DS1302 與RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類，一類是單個RAM單元，共3