【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 有效時(shí)間依據(jù)SCK 的時(shí)序。數(shù)據(jù)讀取的有效時(shí)間為前一個(gè)切換的下降沿。如圖36所示。發(fā)送一組“傳輸啟動(dòng)”序列進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸初始化。其時(shí)序?yàn)椋寒?dāng)SCK為高電平時(shí)DT翻轉(zhuǎn)保持低電平，緊接著SCK產(chǎn)生1個(gè)發(fā)脈沖，隨后在SCK為高電平時(shí)DATA翻轉(zhuǎn)保持高電平。緊接著的命令包括3個(gè)地址位（僅支持“000”）和5個(gè)命令位。SHT10指示正確接收命令的時(shí)序?yàn)椋涸诘?個(gè)SCK時(shí)鐘的下降沿之后將DATA拉為低電平（ACK位），在第9個(gè)SCK時(shí)鐘的下降沿之后釋放DATA（此時(shí)為高電平）。圖36 SHT10時(shí)序圖（2）測(cè)量時(shí)序（RH和T）“000 00101”為相對(duì)濕度（RH）量，“000 00101”為溫度（θ）測(cè)量。發(fā)送一組測(cè)量命令后控制器要等待測(cè)量結(jié)束，這個(gè)過程大約需要20/80/320ms對(duì)應(yīng)其8/12/14位的測(cè)量。測(cè)量時(shí)間隨內(nèi)部晶振的速度而變化，最多能夠縮短30%。SHT10下拉DATA至低電平而使其進(jìn)入空閑模式。重新啟動(dòng)SCK時(shí)鐘讀出數(shù)據(jù)之前，控制器必須等待這個(gè)“數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好”信號(hào)。接下來傳輸2個(gè)字節(jié)的測(cè)量數(shù)據(jù)和1個(gè)字節(jié)的CRC校驗(yàn)。MCU必須通過拉低DATA來確認(rèn)每個(gè)字節(jié)。所有的數(shù)據(jù)都從MSB開始，至LSB有效。例如對(duì)于12位數(shù)據(jù)，第5個(gè)SCK時(shí)鐘時(shí)的數(shù)值作為MSB位；而對(duì)于8位數(shù)據(jù)，第1個(gè)字節(jié)（高8位）數(shù)據(jù)無意義。確認(rèn)CRC數(shù)據(jù)位之后，通信結(jié)束。如果不使用CRC8校驗(yàn)，控制器可以在測(cè)量數(shù)據(jù)LSB位之后，通過保持ACK位為高電平來結(jié)束本次通信。測(cè)量和通信結(jié)束后，SHT10自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)模式。 傳感器特點(diǎn)相對(duì)濕度和溫度一體測(cè)量精確露點(diǎn)測(cè)量全量程標(biāo)定，無需重新標(biāo)定即可互換使用兩線制數(shù)字接口 (最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)集成，較低的價(jià)格)高可靠性 (工業(yè) CMOS 工藝)優(yōu)化的長(zhǎng)期穩(wěn)定性 基于請(qǐng)求式檢測(cè)，因此低能耗具有濕度傳感器組件的自檢測(cè)能力傳感器組件加熱應(yīng)用，亦可獲得極高的精度和穩(wěn)定性全量程標(biāo)定 技術(shù)參數(shù)濕度測(cè)量范圍: 0～100 ％ RH濕度測(cè)量精度：177。％ RH（20到80 ％ RH）濕度測(cè)量復(fù)現(xiàn)性: 177。 ％ RH濕度測(cè)量分辨率: ％ RH溫度測(cè)量范圍：40～+℃；溫度測(cè)量精度: 177。 ℃在 25℃時(shí)；177?！妫? 到 40℃）溫度響應(yīng)時(shí)間: ≤20 秒溫度測(cè)量重復(fù)性: 177。 ℃溫度測(cè)量分辨率: ℃其溫濕度特性曲線如圖37所示。圖37 溫濕度特性曲線 顯示模塊方案一：數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，起驅(qū)動(dòng)方式分別為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)，靜態(tài)驅(qū)動(dòng)編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高但是占用I/O端口多，在十幾應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼器驅(qū)動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。動(dòng)態(tài)電路是最廣泛的顯示方式之一，其能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗低。針對(duì)數(shù)碼管，其顯示單調(diào)不具備數(shù)據(jù)的直觀性。方案二：LCD1602液晶顯示，具有字符發(fā)生器ROM可顯示192種字符（160個(gè)5180。7點(diǎn)陣字符和32個(gè)5180。10點(diǎn)陣字符）具有64個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個(gè)5180。8點(diǎn)陣字符或四個(gè)5180。11點(diǎn)陣字符。具有80個(gè)字節(jié)的RAM，標(biāo)準(zhǔn)的接口特性，適配M6800系列MPU的操作時(shí)序。模塊結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、裝配容易，像素尺寸小，分辨率高。綜上，選擇LCD1602能夠把溫濕度很直觀的顯示出來，能夠在設(shè)定閾值時(shí)更能簡(jiǎn)潔明了，所以選擇LCD1602為顯示組件。 LCD1602概述字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，如圖38所示，目前常用161，162，202和402行等模塊?，F(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了。1602型LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)。1602型LCD可以顯示2行16個(gè)字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0D7和RS，R/W，EN三個(gè)控制端口，工作電壓為5V，并且具有字符對(duì)比度調(diào)節(jié)和背光功能[10] [M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981。圖38 LCD1602實(shí)物圖 LCD1602基本參數(shù)及引腳功能1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個(gè)字符芯片工作電壓:—工作電流:()模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH)mm引腳功能如表34所示：表34 引腳功能編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL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，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。表35 LCD1602控制命令序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容LCD1602的讀寫操作，如圖3圖310所示、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。圖39 讀操作時(shí)序圖310 寫操作時(shí)序圖311 LCD1602內(nèi)部顯示地址如圖311所示，第二行第一個(gè)字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位D7恒定為高電平1所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。LCD1602的一般初始化（復(fù)位）過程:(1)延時(shí)15mS(2)寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）(3)延時(shí)5mS(4)寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）(5)延時(shí)5mS(6)寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）(7)以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)(8)寫指令38H：顯示模式設(shè)置(9)寫指令08H：顯示關(guān)閉(10)寫指令01H：顯示清屏(11)寫指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置(12)寫指令0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置圖312 顯示電路 報(bào)警電路本設(shè)計(jì)采用的是聲光報(bào)警，設(shè)定報(bào)警的上下限值實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，使用單片機(jī)的中斷系統(tǒng)。根據(jù)單片機(jī)接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后與該參數(shù)設(shè)定的上下限進(jìn)行比較，高于上限值（或低于下限值）則進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)能進(jìn)行正常的顯示。報(bào)警電路中，以紅色LED和蜂鳴器構(gòu)成，在輸入溫濕度的上下限后，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，并判斷測(cè)試溫濕度與輸入溫濕度之間的差異，當(dāng)檢測(cè)出的溫濕度在設(shè)定的溫濕度上下限外就會(huì)報(bào)警，即紅色LED亮，同時(shí)蜂鳴器響。報(bào)警電路如圖313所示[11] 何希才．《傳感器及其應(yīng)用》．國(guó)防工業(yè)出版社．2001．7478．。圖313 報(bào)警電路 鍵盤設(shè)定模塊本設(shè)計(jì)可以直接設(shè)定溫濕度參數(shù)的上下限值，從而達(dá)到對(duì)溫濕度控制報(bào)警的功能[12] 張敏．《基于單片機(jī)的多通道溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》．機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新．20082（11）：2325。按設(shè)置鍵出現(xiàn)設(shè)置界面，按確定鍵選擇需要設(shè)置的數(shù)字，上下鍵設(shè)置需要限定的溫濕度如圖314所示。圖314鍵盤設(shè)定模塊 穩(wěn)壓電路三端穩(wěn)壓集成電路LM7805來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍組件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜。LM7805如圖315所示。圖315 LM7805實(shí)物圖LM7805參數(shù)如表36所示。表36 LM7805參數(shù)本系統(tǒng)所有芯片都需要+5V的工作電壓，而干電池只能提供的電壓為1．5V的倍數(shù)的電壓，并且隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，其電壓會(huì)逐漸下。本電路是一個(gè)輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采用集成穩(wěn)壓器7805，電容分別為輸入端和輸出端濾波電容，R3為負(fù)載電阻，D1為工作指示燈，POWER為供電電源，電壓范圍615V 直流。當(dāng)輸出電較大時(shí)，7805應(yīng)配上散熱板。穩(wěn)壓電路如圖316所示。圖316 穩(wěn)壓電路圖 加熱/加濕/通風(fēng)/降溫開關(guān)電路設(shè)計(jì)圖317 加熱/加濕/通風(fēng)/降溫開關(guān)電路圖圖317是一個(gè)直流電磁繼電器采用晶體管驅(qū)動(dòng)的電路圖。當(dāng)p13為低電平時(shí)，繼電器K4吸合；p13為高電平時(shí)，繼電器K4釋放。采用這種邏輯控制可以使繼電器在上電復(fù)位或單片機(jī)受控復(fù)位時(shí)不吸合。繼電器由普通晶體管9013驅(qū)動(dòng)，可以提供300mA的驅(qū)動(dòng)電流，適用于繼電器線圈工作電流小于300mA的使用場(chǎng)合。光電耦合器使用TIL117，其電流傳輸比不低于50%。其中，,mA。，才能保證向繼電器提供300mA的電流。圖中光電耦合器的輸入電流由7047提供，約20mA。二極管D的作用是保護(hù)晶體管9013，防止9013關(guān)斷時(shí)繼電器線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)所造成的破壞 [13] 王幸之，鐘愛琴，王雷，[M].，2004:487488.。4 軟件設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件程序來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型的時(shí)候軟件也基本定下拉了，從軟件的功能不同，可以分為兩的類：一是主程序，它是整個(gè)軟件的核心，專門用來協(xié)調(diào)各個(gè)執(zhí)行模塊和操作者的聯(lián)系。二是子程序，它是用來完成各種實(shí)質(zhì)性的工作的，如測(cè)量、計(jì)算、顯示、通訊等。每一個(gè)執(zhí)行軟件就是一個(gè)小的執(zhí)行模塊，這里將每一個(gè)模塊一一列出來，并為每個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好以后，就可以規(guī)劃監(jiān)控軟件了。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能選擇一種最合適的主程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實(shí)時(shí)性的條件，合理安排監(jiān)控軟件和執(zhí)行軟件之間的調(diào)度關(guān)系。 主程序模塊主程序主要完成硬件初始化，子程序調(diào)用等功能[14] 龍澤明 顧立志 王桂蓮．《MCS51單片機(jī)原理及工程應(yīng)用》．國(guó)防工業(yè)出版社．200