【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 及 長(zhǎng)期的 穩(wěn)定性。傳感器 的內(nèi)部 包括 了一個(gè) NTC 測(cè)溫元件 和一個(gè)電阻式感濕元件，并且 與一個(gè)高性能 8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有超快響應(yīng)、品質(zhì)卓越 、 性價(jià)比極高 、抗干擾能力強(qiáng) 等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè) DHT11 傳感器都 在出廠前 在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn) 后的 系數(shù)以程序的形式在 OTP 內(nèi) 存中儲(chǔ)存 起來 ， DHT11 傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過程中會(huì) 調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù) [8]。 該款溫濕度傳感器采用 單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。 而且具有 超小的體積、極低的功耗，信號(hào) 的 傳輸距離可達(dá)20 米 ，使其 應(yīng)用場(chǎng)合非常的廣泛 。 DHT11 溫濕度傳感器為 4針單排引腳封裝。連接方便， 如果需要 特殊 的 封裝形式可根據(jù)用戶 的具體 需求而提供。 該款產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域主要有 暖通空調(diào) 、 測(cè)試及檢測(cè)設(shè)備 、 汽車 、 數(shù)據(jù)記錄器 等。測(cè)量范圍： 濕度 2090%RH， 溫度 0~50℃ 。 測(cè)量精度 ： 濕度 +5%RH， 溫度 +2℃ 。 在一般情況下當(dāng) DATA連接線長(zhǎng)度短于 20米時(shí)用 5K上拉電阻 ,當(dāng)連接線的長(zhǎng)度 大于 20 米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻 。 DHT11 溫濕度傳感器的 電源引腳 連接情況是這樣的， 它 的供電電壓為 3－ 。 溫濕度 傳感器上電后，要等待 1s 以跳過 不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令。 引腳 VDD 和 GND 引腳 之間可增加一個(gè)100nF 的電容 [9]，用以去耦濾波。 DATA引腳用于 DHT11與微處理器之間的通訊和同步 ,它采用的是單總線數(shù)據(jù)格式 ,一次通訊時(shí)間為 4ms 左右 ,數(shù)據(jù)格式分為小數(shù)部分和整數(shù)部分，一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit,高位先出 。 數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)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) +8bi 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 [10]。 在本系統(tǒng)中的具體連接情況如圖 34 所示 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 GND1DATA2SCK3VDD4NC5NC6NC7NC8U1DHT11C3R15kVCCGNDVCCDB1DB2 圖 34 溫濕度信息采集模塊電路圖 Fig. Temperature and humidity information collection module circuit DHT11的 DATA和 SCK兩個(gè)引腳直接送入 STC89C52的 P1． O和 P1． 1口，在 STC89C52中處理完后將數(shù)據(jù)通過其 、 和 口送入到 LCD1602 中，并通過 LCD1602來顯示采集到的溫度和濕度。 3． 4 LCD 顯示電路的設(shè)計(jì) 在單片機(jī)系統(tǒng)中用 LCD1602 液晶顯示器作為輸出器件有以下一些優(yōu)點(diǎn) [11]： （ 1） 顯示質(zhì)量高。由于液晶顯示器的每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后會(huì)持續(xù)保持那種亮度和色彩，而且發(fā)光恒定，而不像 CRT（陰極射線管顯示器）那樣要不斷的刷新新的亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器的畫質(zhì)質(zhì)量高并且不會(huì)有閃爍。 （ 2） 數(shù)字式接口。液晶顯示器都是數(shù)字式的，這樣就更加的容易 和單片機(jī)系統(tǒng)連接，操作更加的方便。 （ 3） 體積小重量輕。液晶顯示器是通過屏上的電極來控制液晶分子的狀態(tài)以達(dá)到顯示目的，因此在重量上要比相同顯示面積的顯示器件輕便的多。 （ 4） 功耗低。相比較而言液晶顯示器的功耗主要消耗在液晶顯示器的內(nèi)部電極上和驅(qū)動(dòng) IC上，因此消耗的電能比其它顯示器件要少的多。 本次設(shè)計(jì)的溫濕度顯示系統(tǒng)采用的是液晶顯示器 LCD1602，這是一款非常常見的顯示器 [12]，其主要的技術(shù)參數(shù)如下所示： （ 1） 顯示容量。 16*2個(gè)字符 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 （ 2） 顯示器的工作電壓： （ 3） 5V時(shí)的工作電流： （ 4） 字符的大?。?*（ W*H） mm 液晶顯示器 LCD1602 與主控制器的連接電路圖如圖 35所示： VSS1VDD2VL3RS4R/W5E6D07D18D29D310D411D512D613D714ELA15ELK16P2LCD1602GNDVCCR410kVCCGNDRSLCDEND0D1D2D3D4D5D6D7GNDR547kVCCRW 圖 35 LCD1602電路連接圖 LCD1602 circuit connection diagram LCD1602 液晶顯示器引腳接口定義如表 34所示。 表 34 LCD1602液晶顯示器引腳連接定義表 LCD pin connection definition table 引腳名 稱 引腳功能以及連接定義 VEE 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端口，接地時(shí)對(duì)比度最高，接正電源時(shí) 對(duì)比度最弱，在電路設(shè)計(jì)時(shí)可以用一個(gè) 10K 的可變電阻來調(diào)整顯示器的對(duì)比度 RS 寄存器選擇端口，高點(diǎn)平時(shí)啟用的是數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)使用的是指令寄存器 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 R/W 讀寫信號(hào)線，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作，高點(diǎn)平時(shí)進(jìn)行讀操作。當(dāng) RS和R/W兩個(gè)端口共同為低電平時(shí)可以寫入指令或顯示地址，當(dāng) RS為高點(diǎn)平 RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)，當(dāng) RS為低電平 RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào) LCDEN 使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，液晶顯示 器開始執(zhí)行命令 LCD0LCD7 8位雙向數(shù)據(jù)線 35 看門狗電路設(shè)計(jì) 看門狗電路是一種在電子電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣泛的抗干擾措施，用以保證系統(tǒng)因干擾失控后能自動(dòng)復(fù)位 [12]。 Max813 看門狗電路其實(shí)就是一個(gè)可以通過 CPU 來復(fù)位的定時(shí)器，它的定時(shí)時(shí)間是固定不變的，只要定時(shí)時(shí)間到了，該看門狗電路就產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)或中斷信號(hào)。 當(dāng)程序正常運(yùn)行時(shí)，在小于定時(shí)時(shí)間隔的情況下，單片機(jī)輸出信號(hào)刷新定時(shí)器，通過這種方式定時(shí)器就處于不斷的重新定時(shí)過程，這樣看門狗電路就不會(huì)一直產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)或中斷信號(hào)，反之，當(dāng)程序因出現(xiàn) 某些外界因素干擾而“跑飛”時(shí)，在這種情況下單片機(jī)就不能刷新定時(shí)器，產(chǎn)生中斷信號(hào)或產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)使單片機(jī)中斷或復(fù)位，使其返回到起始程序，恢復(fù)正常?？撮T狗芯片 Max813 和單片機(jī)的一個(gè) I/O 引腳相連，該 I/O引腳通過程序控制看門狗芯片定時(shí)地往 Max813引腳上送入高電平（或低電平）。 看門狗技術(shù)的實(shí)現(xiàn)可用硬件方式，也可以用由軟件的方式來實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)成本允許的情況下，可以選用專門的看門狗芯片或片內(nèi)帶看門狗的單片機(jī)。當(dāng)條件不容許的情況下，可以使用軟件看門狗技術(shù)。 看門狗電路可以分為外看門狗和內(nèi)看門狗電路這兩大類。內(nèi)看 門狗電路就是指看門狗電路的硬件包含在單片機(jī)內(nèi)部。對(duì)于沒有內(nèi)看門狗硬件電路的單片機(jī)，可以采用外部看門狗定時(shí)器。外部看門狗電路的實(shí)現(xiàn)既可以用專用看門狗芯片來實(shí)現(xiàn)，也可用普通芯片搭成。 專用的硬件看門狗電路實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)特殊的定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，發(fā)出溢出脈沖。硬件電路連接好的情況下，在程序中植入一些看門狗復(fù)位的指令（即“喂狗“指令），以保證單片機(jī)復(fù)位 [13]。 主要功能為， 獨(dú)立的看門狗電路?？撮T狗定時(shí)時(shí)間為 ；西南大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 上電、掉電以及降壓情況下具有復(fù)位信號(hào)輸出； 具有 門限檢測(cè)器，用于低壓報(bào)警，并且可以適時(shí)監(jiān)視 +5V 以外的電源電壓； 具有手工復(fù)位按鈕。 各 引腳說明 如下 所示： MR：手動(dòng)復(fù)位輸入端，當(dāng)輸入端輸入的低電平保持在 140ms 以上， MAX813 芯片就輸出復(fù)位信號(hào)。 VCC： 5V電源。 GND：電源地。 PFI：電源檢測(cè)輸入端。將需要檢測(cè)的電源連接在這個(gè)輸入端上，不用時(shí)接地或接電源。 PFO：電源檢測(cè)輸出端。當(dāng)被檢測(cè)電源的數(shù)值正常時(shí)，該端口就輸出高電平，否則輸出為低電平。 WDI：看門狗輸入端。在程序正常運(yùn)行的情況下，必須在小于 的時(shí)間間隔內(nèi)向該端發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)，以清除芯片內(nèi)部的看門狗定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間。若超過 該輸入端還沒有收到脈沖信號(hào)，則內(nèi)部定時(shí)器溢出。 RESET：該引腳上電后自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè) 200ms 的復(fù)位脈沖；在手動(dòng)復(fù)位端輸入低電平的情況下，該端也會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。 WDO：在看門狗輸出端的喂狗信號(hào)在 內(nèi)能及時(shí)送入的情況下，該腳就會(huì)產(chǎn)生1個(gè)低電平信號(hào)。 看門狗電路與主控制器的連接電路如圖 37所示： 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 MR0VCC1GND2PFI3WDO4RST5WDI6PFO7U3Max813GNDVCCC7R7200kS1GNDVCCGNDRSTINT074HC08 圖 37 看門狗電路模塊 Watchdog circuit module 如 圖 37所示， 此電路 模塊配合整個(gè)系統(tǒng)電路 可以實(shí)現(xiàn) 在整個(gè)電路運(yùn)行過程中上電、瞬時(shí)掉電以及程序在執(zhí)行過程中 出現(xiàn)“死機(jī)”時(shí)的 自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位；并且可以實(shí)時(shí)地監(jiān)視電源故障。 看門狗電路模塊利用了 MAX813 的手動(dòng)復(fù)位輸入端。當(dāng)程序一旦“跑飛”引起 “死機(jī)”現(xiàn)象時(shí)， WDO 端口電平由高到低，當(dāng) WDO 端口電平變低超過 140ms 時(shí)，就會(huì)引起MAX813 產(chǎn)生一個(gè) 200ms 的復(fù)位脈沖信號(hào)。同時(shí)也會(huì)使看門狗定時(shí)器清 0 而且使 WDO端口電平變成高電平。在電路運(yùn)行過程中也可以隨時(shí)的使用手動(dòng)復(fù)位按扭使 MAX813產(chǎn)生復(fù)位脈 沖信號(hào)，由于為產(chǎn)生復(fù)位脈沖的 MR 端口的低電平至少要求保持在 140ms以上，因此可以有效地消除開關(guān)抖動(dòng)。 36 報(bào)警模塊電路設(shè)計(jì) 由于本系統(tǒng)是在車內(nèi)使用，故采用 LED燈報(bào)警電路。報(bào)警電路結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，而且控制方便。當(dāng) FM=1 時(shí)報(bào)警系統(tǒng)不工作；當(dāng) FM=0 時(shí)報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)處于報(bào)警狀態(tài)。報(bào)警出現(xiàn)的情況為當(dāng)溫度過高或濕度過低時(shí) [14]。 溫度的合適范圍 1825 攝氏度，濕度的合適范圍 30%80%。 其電路連接圖如圖 38所示。 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18 VCCD1LED11KR8FM FM89C52 圖 38 報(bào)警電路連 接圖 Alarm circuit connection diagram 4 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件整體描述 本次設(shè)計(jì)的車載溫濕度顯示系統(tǒng)的軟件采用 C 語言編程。 C 語言是組合語言（ Combined Language）的中英混合簡(jiǎn)稱， C 語言是一種計(jì)算機(jī)的程序設(shè)計(jì)語言。 C語言既有匯編語言的特點(diǎn)，又有高級(jí)語言的特點(diǎn)。 C 語言可以為工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依賴系統(tǒng)硬件的應(yīng)用程序。C 語言的主要優(yōu)點(diǎn) 有： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富 ； C 語言的 語法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度非常大 ； 簡(jiǎn)潔緊湊，靈活方便 ； C 語言是結(jié)構(gòu)式語言 ； 生成的目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序運(yùn)行效率高 ； C 語言容許直接訪問系統(tǒng)硬件的物理地址，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作 ；C 語言適用范圍廣，可移植性非常好 。 軟件設(shè)計(jì)車載溫濕度顯示系統(tǒng)的重要組成部分，系統(tǒng)運(yùn)行的好壞在很大程度上直接取決于程序語言的編寫質(zhì)量的高低。軟件部分主要是完成對(duì)溫濕度信息的采集，顯示，以及完成相應(yīng)的控制。軟件部分主要包含以下幾個(gè)部分： （ 1） 主程序 ；（ 2） 溫濕度信息的采集程序 ；（ 3） LCD 顯示程序 ；（ 4） 看門狗程序 ；（ 5） 報(bào)警程序 。 一個(gè)較大的程序一般在編寫的時(shí)候把他分為若干個(gè)程序模塊，每一個(gè)程序模塊用來實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的功能。在 C語言的編程過程中，子程序的實(shí)現(xiàn)是采用函數(shù)來完成的。有主函數(shù)來調(diào)用其它函數(shù)，其它函數(shù)也可以相互調(diào)用。因此在 C語言編程過程中，把一些重要的功能模塊編寫成函數(shù)的形式，這樣既可以減少某些程序重復(fù)的編寫，同時(shí)也可以非常便捷的調(diào)試程序以及查錯(cuò)。 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 主程序設(shè)計(jì) 主程序的流程圖如圖 41 所示。 L C D ， D H T 1 1初 始 化寫 入 報(bào) 警 上 下 限 制 以 及 看門 狗 程 序D H T 1 1 是 否 準(zhǔn) 備 好顯 示 O K復(fù) 位讀 取 溫 濕度 數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn) 換 、 顯 示溫 濕 度 未 超 過 上 下 限開 始溫 濕 度 其 一達(dá) 到 上 限溫 濕 度 其 一達(dá) 到 下 限報(bào) 警報(bào) 警看 門 狗 電 路 有 沒接 收 到 脈 沖 信 號(hào)復(fù) 位看 門 狗 計(jì)