【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 協(xié)議是不兼容的，因此需要用通用微處理器I／O口模擬該通信時(shí)序。微處理器對(duì)SHT11的控制是通過5個(gè)5位命令代碼來實(shí)現(xiàn)的。 SHT11控制命令代碼SHT11應(yīng)用設(shè)計(jì)： 微處理器采用二線串行數(shù)字接口和溫濕度傳感器芯片SHT11進(jìn)行通信，所以硬件接門設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單；然而，通信協(xié)議是芯片廠家自己定義的，所以在軟件設(shè)計(jì)中，需要用微處理器通用I／O口模擬通道。SHT11通過二線數(shù)字串行接口來訪問，所以硬件接口電路非常簡(jiǎn)單。需要注意的地方是：DATA數(shù)據(jù)線需要外接上拉電阻，時(shí)鐘線SCK用于微處理器和SHT11之間通信同步，由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，所以對(duì)SCK最低頻率沒有需求；，SCK頻率最高為10 MHz， V時(shí)，SCK最高頻率則為1 MHz[11]。 SHT11硬件連接應(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(dá)3%RH的臨時(shí)性漂移信號(hào)。返回正常工作條后，傳感器會(huì)緩慢地向校準(zhǔn)狀態(tài)恢復(fù)。要加速恢復(fù)進(jìn)程/“恢復(fù)處理”。在非正常工作條件下長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)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(huì)受到化學(xué)蒸汽的干擾，化學(xué)物質(zhì)在感應(yīng)層中的擴(kuò)散可能導(dǎo)致測(cè)量值漂移和靈敏度下降。在一個(gè)純凈的環(huán)境中，污染物質(zhì)會(huì)緩慢地釋放出去。下文所述的恢復(fù)處理將加速實(shí)現(xiàn)這一過程。高濃度的化學(xué)污染會(huì)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(shí)的狀態(tài)。在5060℃和 10%RH的濕度條件下保持2 小時(shí)（烘干）；隨后在2030℃和70%RH的濕度條件下保持 5小時(shí)以上。（4）溫度影響 氣體的相對(duì)濕度，在很大程度上依賴于溫度。因此在測(cè)量濕度時(shí)，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(gè)印刷線路板，在安裝時(shí)應(yīng)盡可能將DHT11遠(yuǎn)離電子元件，并安裝在熱源下方，同時(shí)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。（5）光線 長(zhǎng)時(shí)間暴露在太陽光下或強(qiáng)烈的紫外線輻射中，會(huì)使性能降低。（6）配線注意事項(xiàng) DATA信號(hào)線材質(zhì)量會(huì)影響通訊距離和通訊質(zhì)量,推薦使用高質(zhì)量屏蔽線。焊接信息手動(dòng)焊接，在最高260℃的溫度條件下接觸時(shí)間須少于10秒。注意事項(xiàng)：避免結(jié)露情況下使用，長(zhǎng)期保存條件：溫度10－40℃，濕度60%以下[10]。 單片機(jī)外圍控制電路設(shè)計(jì) 在本系統(tǒng)中單片機(jī)的外圍電路較多，可分為以下幾部分：看門狗電路、系統(tǒng)電源、溫濕度信號(hào)采集電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路LED顯示電路、鍵盤輸入及報(bào)警電路、與上位機(jī)通信的接口電路圖等。在本設(shè)計(jì)中主要用到+5V，+12V，15V。為得到所需電壓，系統(tǒng)采用了電壓轉(zhuǎn)換芯片LM781LM7805和LM7812，三個(gè)芯片的輸入分別取+19V、+23V和+12V，經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸出端輸出分別為系統(tǒng)所需的+15V、+5V和+12V電壓， LCD顯示電路（1）簡(jiǎn)介 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） 注：為了表示的方便 ，后文皆以1表示高電平，0表示第電平。（2）管腳功能 1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中： 第1腳：VSS為電源地 第2腳：VDD接5V電源正極 第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。 第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。 第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。 第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。 第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。 常用的溫室環(huán)境調(diào)控設(shè)備主要有以下幾種:①加熱系統(tǒng)②降溫系統(tǒng)③加濕系統(tǒng)④降濕系統(tǒng)其電路圖相似，現(xiàn)僅示加熱系統(tǒng)的電路，： 加熱電路，當(dāng)反向驅(qū)動(dòng)器7404左邊輸入為高電平時(shí)，經(jīng)7404變?yōu)榈碗娖?，使發(fā)光二極管發(fā)光，從而使光敏三極管導(dǎo)通，同時(shí)是三極管9013導(dǎo)通，因而使繼電器J的線圈通電，繼電器的觸點(diǎn)閉合，使交流220V電源接通。反之當(dāng)反向驅(qū)動(dòng)器7404左邊輸入為低電平時(shí)，使繼電器觸點(diǎn)斷開。圖中電阻為限流電阻，二極管D的作用是保護(hù)晶體管T。當(dāng)繼電器J吸合時(shí)，二極管D截止，不影響電路工作。繼電器釋放時(shí)，由于繼電器線圈存在電感，這時(shí)晶體管T已經(jīng)截止，所以會(huì)在線圈的兩端產(chǎn)生較高的感應(yīng)電壓。此電壓的極性為上正下負(fù)，正端接在晶體管的集電極。當(dāng)感應(yīng)電壓與與12V之和大于晶體管T的集電結(jié)反向電壓時(shí)，晶體管T有可能損壞。加入二極管D后，繼電線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流由二極管D流過，因此，不會(huì)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，因而使晶體管T得到保護(hù)[7]。 單片機(jī)的按鍵輸入一般可分為簡(jiǎn)單的獨(dú)立式按鍵輸入及行列式鍵盤輸入兩種。獨(dú)立式鍵盤輸入適合于按鍵輸入不多的情況，具有占用口線較少、軟件編寫簡(jiǎn)單容易等特點(diǎn)。通常所用的按鍵為輕觸機(jī)械開關(guān)，正常情況下按鍵的接點(diǎn)是斷開的，當(dāng)我們按壓按鈕時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下子斷開。因而機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性及操作人員按鍵動(dòng)作決定，一般為5ms～20ms；按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長(zhǎng)短是由操作人員的按鍵按壓時(shí)間長(zhǎng)短決定的，一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒不等。由于該款溫濕度計(jì)應(yīng)用于對(duì)空氣中的溫濕度進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)濕度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)需要啟動(dòng)加濕功能，因此需要設(shè)定一個(gè)濕度值。為此，本設(shè)計(jì)增加了4個(gè)按鍵，其中K1光標(biāo)移位鍵，K2鍵為確定，K3為循環(huán)加1鍵，K4為循環(huán)減1鍵，、。按鍵未被按下時(shí)，4個(gè)I/O口均為高電平；一旦按鍵按下，對(duì)應(yīng)的I/O口被拉為低電平。以此來實(shí)現(xiàn)軟件程序設(shè)計(jì)中的按鍵掃描。報(bào)警采用單片機(jī)外接一個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)。 鍵盤輸入電路4. 溫室控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 中斷服務(wù)程序： 開始=？溫度轉(zhuǎn)顯示濕度轉(zhuǎn)顯示結(jié)束 主程序 軟件設(shè)計(jì)的主程序，開始后先經(jīng)過初始化再根據(jù)要求來選擇對(duì)應(yīng)的通道，然后結(jié)束。圖五為中斷服務(wù)程序，對(duì)應(yīng)的選擇溫度轉(zhuǎn)換還是濕度轉(zhuǎn)換，對(duì)應(yīng)著顯示，然后結(jié)束。 微處理器和溫濕度傳感器通信采用串行二線接口SCK和DATA，其中SCK為時(shí)鐘線，DATA為數(shù)據(jù)線。該二線串行通信協(xié)議和I2C協(xié)議是不兼容的。在程式開始，微處理器需要用一組啟動(dòng)傳輸時(shí)序表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?dòng)，如圖3所示。當(dāng)SCK時(shí)鐘為高電平時(shí)，DATA翻轉(zhuǎn)為低電平；緊接著SCK變?yōu)榈碗娖剑S后又變?yōu)楦唠娖?；在SCK時(shí)鐘為高電平時(shí)，DATA再次翻轉(zhuǎn)為高電平[8]。 數(shù)據(jù)傳輸啟動(dòng)程序 顯示原理圖單片機(jī)初始化化化接收數(shù)據(jù)取溫濕度給定值采樣溫濕度值液晶顯示上傳數(shù)據(jù)開始NY地址校驗(yàn) LCD顯示原理圖，開始后，單片機(jī)經(jīng)過初始化后接收數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行地址校驗(yàn)，校驗(yàn)不合格繼續(xù)接受數(shù)據(jù)，校驗(yàn)合格的話取濕度給定值進(jìn)而采樣溫濕度值，然后數(shù)碼顯示后上傳數(shù)據(jù)，繼續(xù)循環(huán)。溫度和濕度值的計(jì)算： （1）SHT11可通過DATA數(shù)據(jù)總線直接輸出數(shù)字量濕度值。該濕度值稱為“相對(duì)濕度”，需要進(jìn)行線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償后才能得到較為準(zhǔn)確的濕度值。由于相對(duì)濕度數(shù)字輸出特性呈一定的非線性，因此為了補(bǔ)償濕度傳感器的非線性，可按下式修正濕度值： 式中：RHlinear為經(jīng)過線性補(bǔ)償后的濕度值，SORH為相對(duì)濕度測(cè)量值，CCC3為線性補(bǔ)償系數(shù)。 由于溫度對(duì)濕度的影響十分明顯，而實(shí)際溫度和測(cè)試參考溫度25℃有所不同，所以對(duì)線性補(bǔ)償后的濕度值進(jìn)行溫度補(bǔ)償非常有必要。補(bǔ)償公式如下： 式中：RHtrue為經(jīng)過線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償后的濕度值，T為測(cè)試濕度值時(shí)的溫度(℃)，t1和t2為溫度補(bǔ)償系數(shù)。 （2）溫度值輸出 由于SHT11是采用PTAT能隙材料制成的溫度敏感元件，因而具有非常好的線性輸出。實(shí)際溫度值可由下式算得：Temperature=d1+d2SOT 式中：d1和d2為特定系數(shù)，d1的取值和SHT11工作電壓有關(guān)，d2的取值則和SHT11內(nèi)部A／D轉(zhuǎn)換器采用的分辨率有關(guān)，[9]。 C語言和控制程序設(shè)計(jì) 軟件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來說是至關(guān)重要的，是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂，整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行操作都是在軟件的協(xié)調(diào)指揮下進(jìn)行的。用于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的語言分為機(jī)器語言、匯編語言和高級(jí)語言。本測(cè)控系統(tǒng)的軟件的編寫主要采用C語言編寫。 本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，即整個(gè)系統(tǒng)的程序軟件由許多獨(dú)立的子程序模塊組成，它們之間通過軟件接口進(jìn)行連接。連接的原則是：模塊內(nèi)數(shù)據(jù)關(guān)系緊湊，模塊間數(shù)據(jù)關(guān)系松散，按功能劃分模塊。 整個(gè)軟件系統(tǒng)的程序可分為四個(gè)大模塊，即主程序模塊、參數(shù)設(shè)置程序模塊、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集顯示模塊和執(zhí)行處理程序模塊。每個(gè)模塊都具有一定的功能，每個(gè)模塊又可分為許多子模塊，既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，低級(jí)模塊可以被高級(jí)模塊調(diào)用。主程序是整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)中最重要的程序，各個(gè)子程序都在主程序的協(xié)調(diào)指揮下運(yùn)行，是一個(gè)順序執(zhí)行的無限循環(huán)程序，可以被任何優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求所打斷。各個(gè)環(huán)境參數(shù)的測(cè)試和控制指令的判斷都在各個(gè)測(cè)控子程序中進(jìn)行，主程序的主要功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自檢、響應(yīng)中斷請(qǐng)求進(jìn)而調(diào)用數(shù)據(jù)處理子程序。 主程序如下：/**************************************************************************** 文件名稱：版 本：Keil uVision4控 制 器: STC89C52RC晶振頻率: 12MHz 說 明：基于單片機(jī)的溫濕度測(cè)試儀程序****************************************************************************//*includes*/ include include include include include include include /*defines*/define Time0_TH0 0xc6 //定義計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)寄存器裝載的高8位值，可自行修改define Time0_TL0 0x0d //定義計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)寄存器裝載的低8位值，可自行修改define State_Idle 0x00 //定義空閑狀態(tài)define State_AdjustHumidity 0x01 //定義濕度調(diào)整狀態(tài)define State_AdjustTemperature 0x02 //定義溫度調(diào)整狀態(tài)/*variable*/unsigned char DHT22_ValueArray[5]。 //定義SHT22讀取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)數(shù)組變量unsigned int TemperatureValueLimit。 //定義溫度極限值變量unsigned int HumidityValueLimit。 //定義濕度極限值變量unsigned int Value_Measured。 //定義數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換值變量unsigned int TemperatureValue。 //定義SHT22的讀出溫度值變量unsigned int HumidityValue。 //定義SHT22的讀出濕度值變量unsigned char ButtonValue。 //定義讀出的P1口按鍵值變量unsigned char CheckValue。 //定義溫濕度數(shù)據(jù)效驗(yàn)值變量unsigned char SweepInterval_Show。 //定義顯示掃描時(shí)間累加變量unsigned char SweepInterval_Button。 //定義按鍵掃描時(shí)間累