【正文】 參考文獻(xiàn)[1] SHTlx/SHT7x Humidityamp。做出實(shí)物之后，還要利用 AT89S51 的 ISP 功能對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)物進(jìn)行調(diào)試。SHTll 讀取的 12 位的溫度和 8 位的濕度測(cè)量值（二進(jìn)制數(shù)） ，傳遞給AT89S51,再通過串口通信發(fā)送給 PC 機(jī)，由 PC 機(jī)后臺(tái)根據(jù)公式 2223，計(jì)算出實(shí)際值。具體 C51 程序如下：其中val 是命令字節(jié)，err 為應(yīng)答返回字節(jié)，DATAl、DATADATADATA4 分別是 SHT11 的 data，即 、。 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下面主要討論 AT89S51 向 SHTll 發(fā)送命令和讀取測(cè)量數(shù)據(jù)的軟件實(shí)現(xiàn)。34 / 40█ 主要特點(diǎn): ? 輸出電流可達(dá) 1A ? 輸出電壓有： 5V ? 過熱保護(hù) ? 短路保護(hù) ? 輸出晶體管 SOA 保護(hù)圖 222圖 223 功能框圖 硬件設(shè)計(jì)綜述35 / 402總 線 串口 總 線 號(hào)號(hào)號(hào)號(hào) 48591溫 濕 度 傳 感 器48591溫 濕 度 傳 感 器851溫 濕 度 傳 感 器溫 濕 度 傳 感 器94 轉(zhuǎn) 換 器圖 224 擴(kuò)展系統(tǒng) 根據(jù) RS485 標(biāo)準(zhǔn)傳輸最長(zhǎng)距離達(dá) ，多點(diǎn)和雙向通信能力，可以將原來(lái)的小型倉(cāng)庫(kù)的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展（如圖 224） ，擴(kuò)展后的系統(tǒng)可用于大型倉(cāng)庫(kù)的溫濕度監(jiān)測(cè)。內(nèi)含過流、過熱和過載保護(hù)電路。 電源模塊是有電源變壓器變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路等四部分組成。8 腳：VCC（+～+） 。1 腳(RO）:接收器輸出。圖 220 MAX4852 腳(RE）:接收器輸出使能端。8 腳（R2IN） 、9 腳（R2OUT） 、10 腳（T2IN） 、7 腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。功能是產(chǎn)生+12v 和12v 兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需要。RS232 的傳送距離最大約為15 米，最高速率為 20kb/s，RS232 是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的接口標(biāo)準(zhǔn)，RS232 只適合于本地通訊使用。由于本電路 DTR 和 RTS（DB9 的 7 腳）都用于了電路供電，因此使用 MAX232 的另外一個(gè)通道（MAX232 的 9 腳）及 Q1 來(lái)控制 MAX485 的狀態(tài)切換。使用本電路需注意 PC 程序必須使串口的 DTR 和 RTS 輸出高電平，經(jīng)過 D3 穩(wěn)壓后得到 VCC。本電路的 232 電平轉(zhuǎn)換電路直接使用 MAX232A 集成電路，485 電路采用了 MAX485集成電路。 通信模塊通信模塊用于 AT89S51 和后臺(tái) PC 間的通信 ，AT89S51 通過串口通信把溫濕度數(shù)據(jù)傳送給 PC 機(jī)，顯示在用 VC 編輯一個(gè)溫濕度顯示的界面上，從而有利于后臺(tái) PC 的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)倉(cāng)庫(kù)溫濕度情況。AT89S51 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為 XTAL1 和XTAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個(gè)自激勵(lì)振蕩器29 / 40電路中的 CC2 的選擇在 30PF 左右，但電容太小會(huì)影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。復(fù)位條件是：必須使 RST 引腳上加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，點(diǎn)偏激才有效復(fù)位。命令字節(jié)后緊跟著高 4 位地址，全部數(shù)據(jù)單元 256 字節(jié)會(huì)逐一進(jìn)行讀/寫，此時(shí)下個(gè)指令將準(zhǔn)備譯碼。 2. B1=0 B2=0 ，方式 1 ，無(wú)加密保護(hù) B1=0 B2=l ，方式 2 ，加密位 LBl B1=1 B2=0 ，方式 3 ，加密位 LB2 B1=1 B2=1 ，方式 4 ，加密位 LB3各加密位在方式 4 執(zhí)行前需按順序逐一操作。(二) 數(shù)據(jù)查詢：數(shù)據(jù)校驗(yàn)也可在串口模式下進(jìn)行，在這個(gè)模式，在一個(gè)寫周期中，通過輸出引腳 MISO 串口回讀一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的最高位將為最后寫入字節(jié)的反碼。寫周期是自身定時(shí)的，一般不大于 (5V 電壓時(shí))。最高的串口時(shí)鐘（SCK）不超過 l/16 晶體時(shí)鐘，當(dāng)晶體為 33MHz 時(shí)，最大 SCK 頻率為 2MHz 。 圖 214 Flash 存儲(chǔ)器編程(并口模式) 25 / 40圖 215 Flash 存儲(chǔ)器校驗(yàn)(并口模式)數(shù)據(jù)查詢： 串口編程將 RST 接至 Vcc,程序代碼存儲(chǔ)陣列可通過串口 ISP 接口進(jìn)行編程，串口接口包含 SCK 線、MOSI（數(shù)據(jù)輸入）和 MISO（數(shù)據(jù)輸出）線。 2 ．寫代碼數(shù)據(jù)每一 PROG 脈沖為 200ns500ns 。在串口編PROG程模式，芯片擦除操作是利用擦除指令進(jìn)行。編程完成后， 變?yōu)楦唠娖奖硎緶?zhǔn)備就緒狀態(tài)。改PROG變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復(fù) 15 步驟，直到全部文件編程結(jié)束。 3 ．激活相應(yīng)的控制信號(hào)。編程方法可通過傳統(tǒng)的 EPROM 編程器使用高電壓（+12V）和協(xié)調(diào)的控制信號(hào)進(jìn)行編程。堆棧指針 SP：在子程序調(diào)用或中斷時(shí)，用來(lái)暫存數(shù)據(jù)和地址，它按先進(jìn)后出的原則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，它是一個(gè)八位寄存器它指出堆棧頂部在片內(nèi) RAM 中的位置，系統(tǒng)復(fù)位后，SP 變成 07H，使堆棧從 00 單元開始。它們用來(lái)管理CPU 和 I/O 口以及內(nèi)部邏輯部件，在指令中專用寄存器是以存儲(chǔ)單元方式被讀寫的，專用寄存器雖有名稱，但尋址時(shí)都做專用寄存器用，它們的地址是與片內(nèi) RAM 的地址相連的。22 / 40片內(nèi) RAM 不夠用時(shí)，須擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。如果 EA 引腳接地,全部程序均執(zhí)行外部存儲(chǔ)器。0013H～001AH：外部中斷 1 入口地址區(qū)。ROM 的 0000H002AH 單元預(yù)留給上電復(fù)位后引導(dǎo)程序地址及 5 個(gè)中斷服務(wù)程序的入口地址，在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，主程序的存放從 002BH 單元開始。為了避免這種情況發(fā)生，本芯片內(nèi)置了看門狗電路。 如 端為高電平（接 Vcc 端），AE CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無(wú)效。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。 DISRT0 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。20 / 40表 27 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVXRi 指令）時(shí)， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR ）區(qū)中 P2 寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不改變。 19 / 40表 26對(duì)端口寫“l(fā)” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 VCC ：電源電壓 掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性 全雙工串口 UART 通道 1288 字節(jié)內(nèi)部 RAM 1000 次擦寫周期 AT89S51 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)。12S()RHt1t212 bit 8 bit 圖 24 溫度補(bǔ)償系數(shù)15 / 40 從 S() 到 RH 的對(duì)應(yīng)關(guān)系參見圖 210。 14 / 40（3）下載校準(zhǔn)系數(shù) 為了節(jié)省能量并提高速度，OPT 在每次測(cè)量前都要重新下載校準(zhǔn)系數(shù)，從而使每一次測(cè)量節(jié)省 的時(shí)間。039。下面對(duì)寄存器相關(guān)位的功能說明： 位 類型 說 明 缺 省7 保留 06 讀 工檢限（低電壓檢查） X5 保留 04 保留 03 只用于試驗(yàn)，不可以使用 02 讀/寫 加熱 0 關(guān)1 讀/寫 不從 OTP 重下載 0 重下載0 讀/寫39。微控制器需要通過拉低 DATA 來(lái)確認(rèn)接收的每個(gè)字節(jié)，若不使用 CRC 校驗(yàn)位則微控制器可以在接收完測(cè)量數(shù)據(jù)的最低位后保持 DATA 為高電平來(lái)終止通信，圖28 給出了數(shù)據(jù)讀取時(shí)序圖。SHTll 傳感器共有 5 條用戶命令，具體命令格式見表 21 所列12 / 40表 21 SHTxx 命令集 SHTll 通過在數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡?8 個(gè) SCK 時(shí)鐘周期下降沿之后，將 DATA 拉低來(lái)表示正確接收到命令，并第 9 個(gè) SCK 時(shí)鐘周期的下降沿之后釋放 DATA 線(即恢復(fù)高電平)，圖 27 以微控制器發(fā)送濕度測(cè)量命令‘0000010l’為例說明發(fā)送命令的時(shí)序。 軟件設(shè)計(jì) 工作時(shí)序SHTll 測(cè)量過程包括 4 個(gè)部分：?jiǎn)?dòng)傳輸、發(fā)送測(cè)量命令、等待測(cè)量完成和讀取測(cè)量數(shù)據(jù)，其中可能會(huì)涉及到啟動(dòng)傳輸時(shí)序、命令發(fā)送時(shí)序、讀取數(shù)據(jù)時(shí)序和通信復(fù)位時(shí)序。但這樣的連接方式存在兩個(gè)主要缺點(diǎn)：(1)由于每個(gè) SHTll 占用微控制器兩個(gè) I/O 口，所以微控制器有限的 I/O 口資源將制約著單個(gè)微控制器上所能測(cè)量的最大點(diǎn)數(shù)；(2)由于每個(gè) SHTll 的測(cè)量所需時(shí)間是固定不變的，采用單獨(dú)操作的逐個(gè)測(cè)量方式在多點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)中必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集時(shí)間過長(zhǎng)、控制滯后，從而影響控制系統(tǒng)性能的提高。其中，串口時(shí)鐘輸入線(SCK)：SCK 用于微控制器與 SHTll 之間的通信同步，而且由于SHTll 接口包含了完全靜態(tài)邏輯，所以并不存在最小 SCK 頻率限制，即微控制器可以以任意低的速度與 SHTll 通信。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗(yàn)證兩個(gè)傳感器元件的性能。該芯片包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件。SHT11 是瑞士 Sensirion 公司生產(chǎn)的具有 I2C 總線接口的單片全校準(zhǔn)數(shù)字式相對(duì)濕度和溫度傳感器。傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對(duì)原始被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)量和控制都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計(jì)要求一、基本功能? 檢測(cè)溫度、濕度? 實(shí)時(shí)顯示溫度、濕度? 設(shè)定溫濕度限定值? 過限報(bào)警二、主要技術(shù)參數(shù) ? 溫度檢測(cè)范圍 ： 0℃～+100℃（可軟件調(diào)整）? 測(cè)量精度 ： 1℃?? 濕度檢測(cè)范圍 ： 0%100%RH（可軟件調(diào)整）? 檢測(cè)精度 ： 1%RH? 顯示方式 ： 后臺(tái)實(shí)時(shí)顯示? 報(bào)警方式 ： 后臺(tái)報(bào)警6 / 40 二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是以 AT89S51 為 CPU 的一套檢測(cè)系統(tǒng)，其中涉及到溫濕度檢測(cè)、矩陣鍵盤、報(bào)警電路、單片機(jī)、后臺(tái)顯示等部分的設(shè)計(jì)。為保證日常工作的順利進(jìn)行，首要問題是加強(qiáng)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測(cè)工作。 humidity measuring system by using several SHTl1 is presented． Initially，A temperature