【文章內容簡介】 對于 8 位數據，第 1 個字節(jié)（高 8 位）數據無意義。 10 確認 CRC 數據位之后，通信結束。如果不使用 CRC8 校驗，控制器可以在測量數據 LSB 位之后，通過保持 ACK 位為高電平來結束本次通信。 測量和通信結束后 ， SHT10 自動進入休眠狀態(tài)模式。 （ 4）復位時序 如果與 SHT10 的通信發(fā)生中斷，可以通過隨后的信號序列來復位串口，如圖 所示。保持 DATA 為高電平，觸發(fā) SCK 時鐘 9 次或更多，接著在執(zhí)行下次命令之前必須發(fā)送一組 “傳輸啟動 ”序列。這些序列僅僅復位串口，狀態(tài)寄存器的內容仍然保留。 圖 復位時序 （ 5）狀態(tài)寄存器讀寫時序 SHT10 通過狀態(tài)寄存器實現初始狀態(tài)設定。 讀狀態(tài)寄存器時序如圖 所示。 圖 讀時序 寫狀態(tài)寄存器時序如圖 所示。 11 圖 寫時序 幾點說明 ① CRC8 校驗。整個數據的傳輸過程都由 8 位校驗保證，確保任何錯誤的數據都能夠被檢測到并刪除 [1] 。 ② 為保持自身發(fā)熱溫升小于 ℃ ， SHTxx 的激活時間不超過 10%。如 12 位精度測量，每秒最多測量 2 次。 ③ 轉換為物理量輸出相對濕度輸出轉換公式為： 其中， RHlinear 為 25℃ 時相對濕度的線性值， SORH 為傳感器輸出的相對濕度的數值 ,c1， c2,c3 為系數，如表 3 所列。 當測量溫度與 25℃ 相差較大時，則需要考慮傳感器的溫度系數： 其中， RHtrue 為溫度不等于 25℃ 時相對濕度的實際值， θc 為當前溫度， t t2 是系數，如表2 所列。 表 2 溫度補償系數 溫度輸出轉換公式為： 12 其中， θ 為實際溫度， SOθ 為傳感器輸出的溫度數值， θ1,θ2 為系數，如表 表 4 所列。 表 3 溫度轉換系數 由于濕度與溫度經由同一塊芯片測量而得，因此 SHT10 可以同時實現高質量的露點測量 。 首先，單片機從根據 SHT10 傳感器的通訊協議與 SHT10 進行數據通訊，先讀取溫度數據，然后再讀取濕度數據！同時，讀取溫度后，還對濕度數據進行溫 度補償，讀取完成后，對各個數據進行計算，得出最終顯示出來的十進制數！ 我在程序在，溫度與濕度是將數據放大 10 倍，如 度，放大 10 倍后便是 256，然后，在 LED 數碼管上面顯示的數據拆解成 3 個位，分別拆成 256，這樣，就將取得的溫濕度數據，在 LED 數碼管上面顯示出來了 。 L 7805 穩(wěn)壓塊 圖 L 7805 穩(wěn)壓塊 L 7805 基本參數： 輸出電壓： ； 靜態(tài)電流： ； 13 輸出噪音電壓： 40uV； 紋波抑制比： 78dB； 輸出電阻： 17mΩ； 輸出電壓溫度 系數： ℃ 。 L 7805 特征： 輸出電流可達 ,不需外接補償元件 。 內含限流保護電流，防止負載短路燒毀元件 。 內含結溫過熱保護電路，防止結溫過熱燒毀器件 。 內含功耗限制電路，防止燒毀輸出驅動器晶體管。 如圖 ，其中 1 接整流輸出的正電壓， 2 為公共地（也就是負極）， 3 就是我們所需的正 5V輸出電壓 。 14 三 系統的硬件設計與連接 主控模塊 本系統設計應用 AT89S52 單片機作為系統的控制核心。采用單片機的 P0 口 以及 ~控制數碼管顯示溫度和濕度值。鍵盤控制采用 P3 口，其中 進入 /退出溫濕度的設置 ， 是 溫 濕度的 轉換顯示 ， 。 、 是SHT10 溫度傳感器的接線口， 是報警電路的接線口 。 器的接線口。 圖 主控電路 晶振及復位電路 晶振及復位電路是每個單片機系統必須具備的電路，本設計的晶振采用的是 12M 晶體振蕩器，此晶振比較常見，易于購得。因此，在設計中，使用 12M 的晶振與 2 個 30P 的瓷片電容組成單片機的晶體振蕩電路，為單片機的正常工 作提供了振蕩信號。 如圖 中的按鍵、 C3 及 R1，一起組成了本設計的復位電路，其中 C3 與 R1 為為常用的15 阻容復位電路。當工作電路在瞬間上電時，電容 C3 瞬間導通， +5V 加載到單片機的第 9 腳（ reset），系統完成上電復位。同時，系統中還加入了一個直按的復位按鍵，同理，當按下按鍵后， +5 V 加載到單片機的第 9 腳（ reset），系統完成了通電情況下的熱啟動。設計此按鍵的好處是，當在系統死機的的情況下，可以在不斷電的情況下按下此按鍵，完成單片機熱啟動 圖 晶振與復位電路 溫濕度模塊 如圖 中的 RP1 是 的排阻 ，在電路中主要起到了上拉電壓的作用，因為單片機的端口屬于弱上拉，因此加入此上位電阻后，可以使得信號采集更加穩(wěn)定。 16 圖 溫濕度接線圖 報警模塊 報警電路如圖 所示，此電路為蜂鳴器的工作電路，由于蜂鳴器的輸出電流比較大，而單片機的 IO 管腳電流不足，所以增加了一個 PNP 三極管 8550 來進行放大并控；電阻 R1 為限流電阻 。 拿當前取得的溫濕度數據與溫濕度設置的上下限進行比較，如果比上限高的話，那么上限報警，如果下限高的話，那么下限報警。因為只有一個蜂鳴器，所以，只有溫 濕度有一個上限或者下限有報警的話，那么蜂鳴器都需要報警。 圖 報警電路 顯示模塊 該電路采用動態(tài)掃描的形式，數碼管采用的是共陽的數碼管，在一般單片機的設計中，采用共陽的數碼管，可以使得結構更加簡單控制更加容易。 如圖 所示，使用單片機的 P0 口輸出數碼管的各個段碼，前面有 470 歐電阻為數碼管的限流電阻，因為單片機的 IO 輸出能力較小，因此采用了三極管 8550 來進行放大輸出電流，實現數碼管能夠閃亮顯示 17 圖 數碼管接線圖 鍵盤 鍵盤采用獨立式鍵盤， 按照其與 I/O 口的連接方 式的不同，可以分為獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤。 獨立式按鍵就是各按鍵相互獨立， 其電路如圖 所示， 每個按鍵單獨占用一根 I/O 口線，每根 I/O 口線的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他 I/O 口線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵被按下了。 圖 按鍵接線圖 18 驅動模塊 驅動電路采用 電磁式繼電器 ，其 具有結構簡單、工作可靠、堅固耐用、價格便宜等優(yōu)點．應用極其廣泛，它是最為典型和常用的繼電器。本電路采用常閉繼電器由單片機控制，當溫度 高于設置的上限和 濕度 低于設置的下限 時，繼電器 開始工作 ，從而起到 保護機房的儀器 的作用。其電路如圖 ： 圖 繼電器接線圖 電源模塊 本設計的電源電路由兩部分組成 （如圖 所示） ，一部分為 DC12V 變壓器供電，而另一部分，則由 6V 電池供電。在實際使用中，只需要其中一部分即可，因此，此系統不但可以工作在有市電供電的場合，同時，也適用于蓄電池等其它電源供電的場合。 第一部分，當 DC12V 變壓器插入 DC 電源座的時候， +12V 電源經過 D1 二極管 4007 后到達 7805 穩(wěn)壓模塊的輸入腳，經過 7805 穩(wěn)壓后，變成穩(wěn)定的 +5V，為整個電路提供供 電電源。 6V 電池的 +6V 端經過 D2 二極管 4007 降壓后，到達整個電路的 VCC，為整個電路提供供電電源。二極管的壓降一般為 ，經過降壓后的電壓大概為 。 D3 發(fā)光二極管為電源指示燈，通電后該指示燈會一直長亮。 19 圖 電源電路圖 20 四 系統軟件方案的設計 子程序流程圖 Y N Y N Y N Y N 設置按鍵按下 初始化設置參數 保存設置參數，退出，返回主程序 查看設置及退出鍵是否有按下 查看設置轉換按鍵是否有按下 返回設置子程序 查看 +按鍵是否有按下 查看 — 按鍵是否有按下 顯示相應的參數加 顯示相應的參數減 寫相應的設置位，并顯示相應的參數 21 主程序流程圖 Y N Y N Y N Y N Y N Y N 程序初始化 查看顯示轉換按鍵是否按下 取當前溫度是否大于設定的上限 取當前溫度是否小于設定的下限 取當前的濕度是否大于設定的上限 進入設置參數子程序 查看設置按鍵是否按下 取當前的濕度是否小于設定的下限 讀取溫度 讀取濕度 根據顯示標記位相應溫度或濕度同時返回主程序 根據各個報警標記位開啟指示燈及蜂鳴器 置相應顯示的標志位，顯示溫度 /濕度 寫濕度 下限報警標記位 寫溫度上 限報警標記位 寫溫度 下限報警標記位 寫濕度上 限報警標記位 22 五 總結與展望 本系統為溫濕度采集并報警系統，主要實現的功能就是采集環(huán)境溫度及環(huán)境濕度，同時還帶了上下限報警功能， 另外還附帶有繼電器擴展功能。 一般用途可以為某些場合提供溫濕度的數據，及報警提醒 以及控制溫濕度 功能作用，如大棚蔬菜溫濕度監(jiān)測，機房溫濕度監(jiān)測等。這個具體結構簡單，方便，實用等優(yōu)點 。 在這次畢業(yè)設計中學到啦很多，更為熟悉 proteus、 Keil 和 protel 軟件的使用，以及如何查找有用的資料來完成自己的設計。這次設計在電路板的焊接和程序編寫上出啦不少問題，通過同學跟老師的幫助也一一的得到了解決。 23 六 參考文獻 1． 周潤景，張麗娜 ． 基于 PROTEUS 的電路及單片機系統設計與仿真 ．北京航空航天大學出版社， 2021 2． 李朝青．單片機原理及接口技術．北京航空航天大學出版社． 2021 3． 臧海鷹 , 張鳳璐 . 基于單片機的環(huán)境溫度控制硬件電路設計 [J]. 黑龍江科技信息 , 2021,(05) 4． 李建民 ． 單片機在溫度控制系統中的應用 .江漢大學學報 ． 1996 5. 沈德金，陳粵初 ． MCS51 系列單片機接口電路與應用程序實例 ． 北京航空航天大學出版社 ． 1990 6． Liu Shiguang,bao Changchun,Ma type of constant temperature and constant humidity box monitoring and controlling of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2021,Vol 17():102104. 7. 劉篤仁，韓保君 ． 傳感器原理及應用技術 ． 機械工業(yè) 出版社 ． 2021 8．胡漢才．單片機