【導(dǎo)讀】作為溫濕度傳感器，LCD1602液晶屏進(jìn)行顯示。SHT10使用類似于I2C總線的時序與。LCD1602能夠分兩行顯示數(shù)據(jù)，第一行顯示溫度，第二行顯示濕度。其與設(shè)定值進(jìn)行對比，如果超出上下限，將進(jìn)行報警并啟動溫濕度調(diào)節(jié)設(shè)備。通過設(shè)計系統(tǒng)原理圖、用Proteus軟件。進(jìn)行仿真，證明了該系統(tǒng)的可行性。

　　

【正文】 示的是相對濕度 RH，‘ 00000011’ 表示的是溫度 T）后， 控制器等待測量停止后。此過程大約需要1 5 210ms，分別會對應(yīng) 1 14 位的測量。確切時間與內(nèi)部的晶振速度有關(guān)，最多會有177。 15%的變化。 SHT10 通過下拉 DATA 變?yōu)榈碗娖?，表示測量已結(jié)束?？刂破髟谟|發(fā) SCK 時鐘前，必須要等待“數(shù)據(jù)備妥”的信號。接著會傳輸 2 個字節(jié)的測量數(shù)據(jù)以及 1 個字節(jié)的 CRC 奇偶校驗。 uC 需要用下拉 DATA 為低電平，來確認(rèn)每個字節(jié)。全部數(shù)據(jù)會從 MSB 開始，右值有效（例如：對于 12 位數(shù)據(jù)，從第 5 個 SCK 時鐘起算作 MSB；而對于 8 位數(shù)據(jù)，首字節(jié)則無意義）。 命令 代碼 預(yù)留 0000x 溫度測量 00011 濕度測量 00101 讀狀態(tài)寄存器 00111 寫狀態(tài)寄存器 00110 預(yù)留 0101x～ 1110x 軟復(fù)位，復(fù)位接口、清空狀態(tài)寄存器為默認(rèn)值，下一個命令前等待至少 11ms 11110 第 22 頁 4 系統(tǒng) 軟件設(shè)計 系統(tǒng)的工作流程是，操作人員在計算機上輸入需要設(shè)定的溫濕度限定值，當(dāng)設(shè)定的溫濕度值與檢測溫濕度值不同時，單片機控制系統(tǒng)則會采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)動作。此程序流程包括五個部分，第一部分是主程序，其描述總體結(jié)構(gòu)；第二部分是 SHT10 溫度采集程序，其功能是通過 SHT10 傳感器采集溫濕度值，并進(jìn)行修正；第三部分是 LCD1602顯示子程序，對 LCD1602 進(jìn)行初始化，將溫濕度進(jìn)行顯示；第四部分是輸出控制子程序，對設(shè)定值和實際值進(jìn)行判斷以決定是否進(jìn)行溫濕度的調(diào)節(jié)；第五部分是按鍵輸入電路，用來修改溫濕度 上下限值。 軟件設(shè)計的總體結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計的大棚溫濕度自動控制系統(tǒng)由一個主程序調(diào)用多個子程序，它們包括SHT10 溫濕度采集子程序、 LCD1602 液晶顯示子程序、輸出控制子程序、鍵盤掃描子程序，如下圖所示： 圖 程序總體結(jié)構(gòu) 主程序主要就是調(diào)用各個子程序的 C 語言文件中定義的函數(shù)，實現(xiàn) SHTLCD1602 初始化等操作，然后測量溫濕度，調(diào)用函數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后進(jìn)行顯示并輸出控制信號。 在 Keil 工程中編寫程序 的時候，為了讓整個工程看起來條理清晰，要按照各個模主程序 SHT10溫濕度采集子程序 LCD1602 液晶屏顯示子程序 輸出控制子程序 鍵盤掃描子程序 第 23 頁 塊分別新建 C 文件寫子程序。某個 C 文件要調(diào)用其它 C 文件中的函數(shù)時，要在當(dāng)前 C語言文件中先進(jìn)行聲明，然后再調(diào)用，或者也可以把每個 C 文件中定義的函數(shù)都寫到相同名字下的 .h 頭文件中，其他 C 文件要調(diào)用該函數(shù)時要在前面加上 include *.h，將頭文件包括進(jìn)來。對于變量也是如此，如果某個變量也在其他 C 文件中使用，那么要在一個 C 文件總將它定義為全局變量，即在函數(shù)外面定義。其他 C 文件要使用該變量時，要先使用 extern 將全局變量的作用域擴展到本 C 語言文件。 第 24 頁 主要模塊的設(shè)計流程框圖 主程序流程圖 圖 主程序流程圖 Yes 是否超限？ 將溫濕度與設(shè)定值比較 啟動溫濕度調(diào)節(jié)設(shè)備 對溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行修正 No 在液晶屏上顯示溫濕度 測量溫濕度 是否有按鍵？ 初始化 LCD1602 Yes 開始 進(jìn)入鍵盤掃描子程序 SHT10 復(fù)位 No 第 25 頁 SHT10 子程序流程圖 圖 SHT10 子程序流程圖 溫濕度傳感器 SHT10 使用類似于 I2C 總線的時序與單片機通信，由于 51 單片機沒有 I2C 接口，所以需要編寫程序，用單片機的某兩個 I/O 口管腳模擬 I2C 總線的時序，從而與 SHT10 通信。 SHT10 有 4 種時序：啟動傳輸時序、寫字節(jié)時序、讀字節(jié)時序及復(fù)位時 序。復(fù)位時序和啟動傳輸時序可通過依次拉低或拉高時鐘線和數(shù)據(jù)線，因而實現(xiàn)起來比較簡單；而寫時序和讀時序就比較復(fù)雜。寫時序用來發(fā)送控制字，即發(fā)送命令，測量結(jié)束后，發(fā)出讀時序讀回測量數(shù)據(jù)。向 SHT10 的 8 個數(shù)據(jù)位的寫入，于第 9 個時鐘周期之后，讀開始 發(fā)送啟動時序 發(fā)送控制字 接收數(shù)據(jù) 測量結(jié)束？ 接收校驗位 結(jié)束 No Yes 第 26 頁 取應(yīng)答位，應(yīng)答位為 0 時，表示 SHT10 正確接收。 SHT10 讀寫數(shù)據(jù)的規(guī)則是：在時鐘線的下降沿之后數(shù)據(jù)線改變狀態(tài)，并在時鐘線的上升沿有效。 第 27 頁 LCD1602 子程序流程圖 圖 LCD1602 子程序流程圖 開始 LCD1602 初始化 設(shè)置首行數(shù)據(jù)指針 寫入首行字符 設(shè)置第二行數(shù)據(jù)指針 寫入第二行字符 結(jié)束 第 28 頁 輸出控制子程序流程圖 圖 輸出控制子程序 開始 返回主程序 溫度、濕度是否超出上下限？ 啟動溫濕度調(diào)節(jié)設(shè)備 蜂鳴器報警 溫濕度是否回到限定值內(nèi)？ 停止報警 停止溫濕度控制設(shè)備 溫濕度是否留有足夠的裕量？ 結(jié)束 No Yes Yes Yes No No 第 29 頁 鍵盤掃描子程序流程圖 圖 鍵盤掃描子程序 開始 退出鍵盤子程序 延時 10ms 退出鍵盤子程序 上限或下限加一或減一 或 是否按下？ No 或 是否仍被按下？ Yes Yes No 或 是否按下？ 或 是否按下？ Yes No 第 30 頁 為了防止抖動，按鍵電路中都要消抖的措施，本設(shè)計中是采用的軟件消抖，在單片機檢測到某個鍵按下后，延時 10ms 再監(jiān)測，如果仍然按下，才視為按下了該鍵。 S0、 S S S S4 分別對應(yīng)單片機的 引腳。按下 S0，也就是使 為低電平時，進(jìn)入溫度上限 的設(shè)置，再按一次進(jìn)入溫度下線的設(shè)置；按下 S1，進(jìn)入濕度上限的設(shè)置，再按一下進(jìn)入溫度下線的設(shè)置。在每個設(shè)置里面，按 S2 增加限值，按S3 減小限值。設(shè)置好以后，按 S4 退出設(shè)置。 第 31 頁 軟件設(shè)計所用工具 Keil uVision4 本次設(shè)計采用 Keil uVision4 來編寫 C 語言程序，通過它的編譯器進(jìn)行編譯、連接，最后將生成的機器碼下載到單片機上。 Keil 編譯器 是目前最流行 的 單片機 開發(fā) 的軟件 ，它 是美國 Keil Software 公司 開發(fā)的C 語言開發(fā)系統(tǒng) 。 它 提供了 一個 完整 的 開發(fā)方案，包括宏匯編 、 C 編譯器、庫管理 、 連接器和一個功能強大的仿真調(diào)試器等 ， 通過一個集成開發(fā)環(huán)境將這些部份組合在一起。 Keil C51 整合了 豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具。 此外 ， Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常高， 這一點從生成的匯編語言就可以看出，大 多生成的匯編 語句很緊湊，容易理解。 Proteus Proteus 用來對電路進(jìn)行仿真，它的功能強大，包括單片機在內(nèi)的眾多元器件都可以仿真。把 Keil 編譯、連接后生成的 hex 文件導(dǎo)入 Proteus 單片機中即可對單片機進(jìn)行仿真。 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件 ， 它不僅具有其它 EDA 軟件的仿真功能，還 可以對 單片機及 其 外圍器件 進(jìn)行仿真，是目前在這方面做得最好的 EDA 工具軟件 。 Proteus 在國內(nèi) 已受到 眾多 單片機 開發(fā)者的喜愛 。 Proteus 實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計 ，可以實現(xiàn) 從原理圖 繪制和 代碼調(diào)試到 單片機 與其 外圍電路仿真，一鍵切換到 印刷電路板的 設(shè)計 。 目前世界 上只有 Proteus 做到了 將 電路仿真 、 印刷電路板 設(shè)計和虛擬模型仿真 整合到一個 設(shè)計平臺，其處理器模型支持 805 HC1AVR、 ARM、 8086 和 MSP4 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33 等， 20xx 年又增加了Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、 Keil和 MPLAB 等多種 編譯器 。 第 32 頁 5 系統(tǒng)調(diào)試 用 Proteus 搭建仿真總圖 打開 Proteus ISIS，在 Proteus ISIS 編輯窗口中單擊元件列表之上的“ P”按鈕 ，添加元件及放置元件。得到界面如圖 圖 元器件的選擇 選好元器件后，要對元器件進(jìn)行一個重新的布局，使之看起來很清晰，并且所占面積較小。若想移動某個元件或多個，單擊其元件，待其顏色變紅后，在按下鼠標(biāo)左鍵不放，即可拖動元件。 為了使仿真圖看起來更整潔，我們部分電路連線選擇連線標(biāo)簽?zāi)Ｊ?，以?片機 19 引腳為例，將其用線引出，如