【文章內(nèi)容簡介】 字溫濕度傳感器 DHT91 的 DATA 口和 SCK 口分別與 AT89C52的 P0_5 口和 P0_6 口相連。因為 P0 口內(nèi)部沒有上拉電阻，所以這里在 DATA 和 SCK 傳輸線上分別加了一個 10K 的上拉電阻。預(yù)置數(shù)電路就是三個按鍵分別與 AT89C52 的 P0_1,P0_2 和 P0_3 口相連，為了降低 AT89C52 的功耗在按鍵和單片機(jī)的端口間加了個 10K 的限流電阻。當(dāng)有按鍵按下時單片機(jī)收到有效的信號， S1 鍵用來切換顯示的模式（分別顯示實際所測得的溫濕度，預(yù)置的溫度值和預(yù)置的濕度值）， S2 鍵用來設(shè)置初始溫度或者濕度的十位， S3 鍵用來設(shè)置初始溫度或者濕度的 個位。報警電路就是把個發(fā)光二極管和 AT89C52 的P0_4 口相連，當(dāng) P0_4 口為低電平時放光二極管被點亮。發(fā)光二極管的壓降一般為 — V，其工作電流一般取 10—20 mA 為宜。使用LED 作指示電路時，應(yīng)該串接限流電阻，該電阻的阻值大小應(yīng)根據(jù)不同的使用電壓和 LED 所需工作電流來選擇。這個電流能使放光二極管正常放光。如果電流小于 10mA 放光二極管的亮度會減弱，如果電流大于 20mA 發(fā)光二極管亮度會更強(qiáng)，但是會有損發(fā)光二級管的壽命有時候甚至?xí)苯訜龤Оl(fā)光二極管。 單片機(jī)復(fù)位有兩種：一種是上電復(fù)位，一種是按 鍵復(fù)位。下圖用的就是按鍵復(fù)位，當(dāng)按鍵按下時單片機(jī)的 RST 口從低電平變?yōu)楦唠娬憬I(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計 10 平，從而進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)按鍵松開后， VCC 給電容 C3 充電，從而把 RST 口拉至電平，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。只要把下圖的 RESET 按鍵和 R2 電阻去掉就成了上電復(fù)位了。 AT89C52 中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，對外接電 容 C C2 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF 士 10pF，而如果使用陶瓷諧振器，建議選擇 40pF 士 l0pF。這里用到的是 12M 的石英晶體振蕩器和兩個 30pF 的電容。 驅(qū)動顯示電路 數(shù)碼管的顯示有兩種方法：一種是靜態(tài)顯示，一種是動態(tài)掃描顯示。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的段選端一對一與單片機(jī)的 I/O 相連，位選端則根據(jù)數(shù)碼管的極型來接地（ GND）或者是高電平（ VCC）。靜態(tài)顯示實現(xiàn)起來比較簡單， 但是浪費了單片機(jī)的 I/O 口資源。動態(tài)掃描顯示就是幾個數(shù)碼管的段選端可以同時接到單片機(jī)的 I/O 口，位選端一對一的接到單片機(jī)的其它 I/O 口，當(dāng)位選信號選中某個數(shù)碼管時，那個數(shù)碼管就被點亮，而其它數(shù)碼管不亮。動態(tài)掃描顯示節(jié)省了單片機(jī)的 I/O 資源。 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計 11 采用動態(tài)顯示方案，設(shè)計中使用八個共陰極數(shù)碼管作為顯示載體，通過八路并口傳輸，共使用了十六個 I/O 口。顯示時采用循環(huán)移位法，即八位數(shù)碼管依次循環(huán)點亮，利用人眼睛的視覺暫留效果達(dá)到連續(xù)顯示，主程序每運行一遍便調(diào)用一次顯示子程序，將數(shù)據(jù)顯示出來。顯示部分為八位共陽極數(shù)碼管（四位一組），數(shù)碼管的段端A,B,C,D,E,F,G 和 DP 與 TA89C52 的 P1 口相連，順序可以根據(jù)硬件接線方便而定。數(shù)碼管的字段通過八個 PNP 型的小功率放大三極管S9012 與 TA89C52 的 P2 口相連。因為 AT89C52 的端口輸出電流太?。ㄖ挥?幾 mA）不能點亮這八位數(shù)碼管，所以這里用了八個 S9012 來驅(qū)動它們。具體原理圖見附錄一。 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計 12 第四章 軟件設(shè)計及分析 DHT91 傳輸時序和指令集 通訊復(fù)位時序 圖 41通訊復(fù)位時序 串行時鐘輸入 (SCK)用于微處理器與 DTH91 之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，因而不存在最小 SCK 頻率。串行數(shù)據(jù) (DATA) 三態(tài)門用于數(shù)據(jù)的讀取。 DATA 在 SCK 時鐘下降沿到來之后改變狀態(tài)，并僅在 SCK 時鐘上升沿有效。數(shù)據(jù)傳輸 期間，在 SCK 時鐘高電平時， DATA 必須保持穩(wěn)定。為避免信號沖突，微處理器應(yīng)驅(qū)動 DATA 在低電平。需要一個外部的上拉電阻（例如： 10kΩ）將信號提拉至高電平。 如果與 DTH91 通訊中斷，下列信號時序可以復(fù)位串口：當(dāng) DATA 保持高電平時，觸發(fā) SCK 時鐘 9 次或更多。這些時序只復(fù)位串口，狀態(tài)寄存器內(nèi)容仍然保留。 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計 13 啟動傳輸時序 圖 42啟動傳輸時序 用一組 “啟動傳輸 ”時序，來表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)某跏蓟?。它包括：?dāng)SCK 時鐘高電平時 DATA 翻轉(zhuǎn)為低電平，緊接著 SCK 變?yōu)榈碗娖?，隨后是在 SCK 時鐘高電平時 DATA 翻轉(zhuǎn)為高電平。在下一次指令前，發(fā)送一個 “傳輸啟動 ”時序。啟動傳輸時序如上圖 42 所示。 數(shù)據(jù)傳輸和指令集 后續(xù)命令包含三個地址位（目前只支持 “000”），和五個命令位。DTH 91 會以下述方式表示已正確地接收到指令：在第 8 個 SCK 時鐘的下降沿之后，將 DATA 下拉為低電平（ ACK 位）。在第 9 個 SCK 時鐘的下降之后，釋放 DATA（恢復(fù)高電平）。發(fā)布一組測量命令（ ?00000101 ?表示相對濕度 RH， ?00000011 ?表示溫度 T）后，控制器要等待測量結(jié)束 。這個過程需要大約 20/80/320ms ，分別對應(yīng)8/12/14bit 測量。確切時間隨內(nèi)部晶振速度的變化而變化，最多可能有 30%的變化。 DTH91 通過下拉 DATA 至低電平并進(jìn)入空閑模式，表示測量的結(jié)束?？刂破髟谠俅斡|發(fā) SCK 時鐘前，必須等待這個 “數(shù)據(jù)備妥 ”信號來讀出數(shù)據(jù)。檢測數(shù)據(jù)可以先被存儲，這樣控制器可以繼續(xù)執(zhí)行其它任務(wù)在需要時再讀出數(shù)據(jù)。接著傳輸 2 個字節(jié)的測量數(shù)據(jù)和 1 個字節(jié)的 CRC 奇偶校驗。 uC 需要通過下拉 DATA 為低電平，浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計 14 以確認(rèn)每個字節(jié)。所有的數(shù)據(jù)從 MSB 開始，右值有效（例如：對于12bit 數(shù)據(jù)，從第 5 個 SCK 時鐘起算作 MSB；而對于 8bit 數(shù)據(jù)，首字節(jié)則無意義）。 用 CRC 數(shù)據(jù)的確認(rèn)位，表明通訊結(jié)束。如果不使用 CRC8 校驗，控制器可以在測量值 LSB 后，通過保持確認(rèn)位 ack 高電平，來中止通訊。在測量和通訊結(jié)束后， DTH91 自動轉(zhuǎn)入休眠模式。 濕度的測量時序 圖 43測量濕度的時序 輸出轉(zhuǎn)換為物理量 由能隙材料 PTAT (正比于絕對溫度 ) 研發(fā)的溫度傳感器具有極好的線性。 為了補償濕度傳感器的非線性以獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，建議使用如下公式 1 修正 輸出數(shù)值： RHlinear = c1 + c2 .SORH + c3 .SORH2 (41) c1,c2 和 c3 值如下表 41 所示。 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計 15 表 41 濕度轉(zhuǎn)換系數(shù) 濕度傳感器相對濕度的溫度補償實際測量溫度與 25℃ (－ 77℉ )相差較大時，應(yīng)考慮濕度傳感器的溫度修正系數(shù)： RHtrue = (T176。C 25).(t1 + t2 .SORH) + RHlinear t1 和 t2 的值如下表 42 所示。 表 42 溫度補償系數(shù) RHtrue： 測量的濕度值。 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計 16 DHT91 的 DC 特性。 DHT91 的 DC 特性如下表 43 所示。 表 43 DHT91的 DC特性 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計 17 程序流程圖 圖 44主程序流程圖 初始化 通訊復(fù)位 啟 動傳輸 定時器初始化 寫濕度指令 成功 error=0 失敗 error=1 讀濕度值 成功 error=0 失敗 error=1 寫溫度指令 成功 error=0 失敗 error=1 讀溫度值 成功 error=0 失敗 error=1 Error=1? Y 數(shù)據(jù)處理 顯示處理 通訊復(fù)位 啟動傳輸 N 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程分院畢業(yè)設(shè)計 18 圖 45報警程序流程圖