【正文】 PROTUES 軟件，根據(jù)要求畫出溫濕度顯示報(bào)警系統(tǒng)的的原理圖如下圖基于單片機(jī)溫濕度顯示報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 24 頁（共 43 頁） 圖 22 溫濕度顯示報(bào)警系統(tǒng)的的原理圖 系統(tǒng)仿真以及顯示結(jié)果 用 protues 和 keil 軟件聯(lián)調(diào)，運(yùn)行期間仿真軟件調(diào)試程序結(jié)果如圖 23 所示，當(dāng)調(diào)節(jié)傳感器使?jié)穸仍?87%時(shí)， 1602 顯示濕度為 %，中間產(chǎn)生了部分誤差，在誤差允許范圍之內(nèi)，濕度超出設(shè)置范圍，紅燈亮，開始報(bào)警，運(yùn)行結(jié)果如圖 24， 25， 26所示；當(dāng)調(diào)節(jié)傳感器使溫度在 29 度時(shí)， 1602 顯示溫度 為 度，中間產(chǎn)生了部分誤差，在誤差允許范圍之內(nèi)，溫度超出設(shè)置范圍，綠燈亮，開始報(bào)警，運(yùn)行結(jié)果如圖24， 25， 26 所示； 仿真與調(diào)試 第 25 頁（共 43 頁） 圖 23 仿真運(yùn)行結(jié)果圖 圖 24 SHT10 運(yùn)行結(jié)果圖 圖 25 報(bào)警運(yùn)行結(jié)果圖 基于單片機(jī)溫濕度顯示報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 26 頁（共 43 頁） 圖 26 LCD1602 運(yùn)行結(jié)果圖 結(jié)果分析及測(cè)試總結(jié) 采用 PROTEUS 進(jìn)行單片機(jī)仿真，可以大大縮短單片機(jī)的開發(fā)周期。（詳細(xì)編寫程序見附錄） 圖 21 報(bào)警電路圖 4 仿真與調(diào)試 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理 在此介紹一下我設(shè)計(jì)溫濕度控制系統(tǒng)的工作原理： 論文目標(biāo)：溫度范圍 1827 度， 濕度 40%70%。傳感器在其它測(cè)試條件 下的性能，我們不予保證，尤其是在用戶需要的特定場(chǎng)合。 圖 19 露點(diǎn) (Td)計(jì)算參數(shù) 環(huán)境穩(wěn)定性 如果傳感器用于裝備或機(jī)械中，要確保用于測(cè)量的傳感器與用于參考的傳感器感知的是同一條件的溫度和濕度。 對(duì)于 40 – 50176。由于溫度和濕度在同一塊集成電路上測(cè)量， SHT1x 可測(cè)量露點(diǎn)?？捎萌缦鹿綄?shù)字輸出 (SOT)轉(zhuǎn)換為溫度值，溫度轉(zhuǎn)換系數(shù)如下圖所示。 true C 1 2 RH linear RH = T ? 25 ? t + t ? SO + RH 176。 linear 1 2 RH 3 RH RH = c + c ? SO + c ? SO (%RH) 圖 17 從 SORH 到相對(duì)濕度的轉(zhuǎn)化 （ 2）濕度信號(hào)的溫度補(bǔ)償 由于實(shí)際溫度與測(cè)試參考溫度 25℃ (~77℉ )的顯著不同， 濕度信號(hào)需要溫度補(bǔ)償。在讀狀態(tài)寄存器或?qū)憼顟B(tài)寄存器之后， 8 位狀態(tài)寄存器的內(nèi)容將被讀出或?qū)懭?，如圖所示。 圖 15 復(fù)位時(shí)序 （ 5） CRC8 Checksum 計(jì)算 數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃杂?CRC8 的校驗(yàn)來保證 . 它確?？梢詸z測(cè)并去除所有錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。接著發(fā)送一個(gè) ―傳輸啟動(dòng) ‖時(shí)序。如果不使用 CRC8 校驗(yàn)，控制器可以在測(cè)量值 LSB 后，通過保在測(cè)量和通訊結(jié)束后， SHT1x 自動(dòng)轉(zhuǎn)休眠模式。所有的數(shù)據(jù)從 MSB 開始，右值有效（例如：對(duì)于 12bit 數(shù)據(jù)，從第 5 個(gè) SCK 時(shí)鐘起算作 MSB；而對(duì)于 8bit 數(shù)據(jù)，首字節(jié)則無意義）。接著傳輸 2 個(gè)字節(jié)的測(cè)量數(shù)據(jù)和 1 個(gè)字節(jié)的 CRC 奇偶校驗(yàn)（可選擇讀?。??？刂破髟谠俅斡|發(fā) SCK 時(shí)鐘前，必須等待這個(gè) ―數(shù)據(jù)備妥 ‖信號(hào)來讀出數(shù)據(jù)。確切的時(shí)間隨內(nèi)部晶振速度，最多可能有 30%的變化。命令 代碼預(yù)留 0000x 溫度測(cè)量 00011濕度測(cè)量 00101 讀狀態(tài)寄存器 00111 寫狀態(tài)寄存器 00110 預(yù)留 0101x1110x 軟復(fù)位 , 接口復(fù)位 , 狀態(tài)寄存器復(fù)位即恢復(fù)為默認(rèn)狀態(tài) .在要發(fā)送下一個(gè)命令前，至少等待11ms. （ 3）溫濕度測(cè)量 [23] 發(fā)布一組測(cè)量命令（ ?00000101‘表示相對(duì)濕度 RH， ?00000011‘表示溫度 T）后，控制器要等待測(cè)量結(jié)束。 SHT1x 會(huì)以下述方式表示已正確地接收到指令：在第8 個(gè) SCK 時(shí)鐘的下降沿之后，將 DATA 下拉為低電平（ ACK 位）。參見圖 12。 （ 2 ）發(fā)送命令 用一組 ― 啟動(dòng)傳輸 ‖時(shí)序，來完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)某跏蓟? 傳感器的通訊 （ 1）啟動(dòng)傳感器 首先，選擇供電電壓后將傳感器通電，上電速率不能低于 1V/ms。 SHT1x 會(huì)以下過程 論述 第 19 頁（共 43 頁） 述方式表示已正確地接收到指令：在第 8 個(gè) SCK 時(shí)鐘的下降沿之后，將 DATA 下拉為低 電平（ ACK 位）。需要一個(gè)外部的上拉電阻（例如： 10kΩ）將信號(hào)提拉至高電平。 當(dāng)從傳感器讀取數(shù)據(jù)時(shí) , DATA TV 在 SCK 變低以后有效，且維持到下一個(gè) SCK 的下降沿 。 DATA 在 SCK 下降沿之后改變。由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯， 基于單片機(jī)溫濕度顯示報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 18 頁（共 43 頁） 因而不存在最小 SCK頻率。 SHT10 的串行接口，在傳感器信號(hào)的讀取及電源損耗方面，都做了優(yōu)化處理；傳感器不能按照 I2C協(xié)議編址，但是，如果 I2C 總線上沒有掛接別的元件，傳感器可以連接到 I2C 總線上，但單片機(jī)必須按照傳感器的協(xié)議工作。 SHT10引腳 圖 12 SHT10 引腳圖 （ 1）電源引腳 VDD、 GND SHT10的供電電壓范圍為 , 建議供電電壓為 。材質(zhì)傳感器的核心為 CMOS 芯片，外圍材料頂層采用環(huán)氧 LCP ，底層為 FR4。傳感器芯片此說明書適用于SHT1xV4。傳感器包括一個(gè)電容性聚合體測(cè)濕敏感元件、一個(gè)用能隙材料制成的測(cè)溫元件，并在同一芯片上，與 14 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實(shí)現(xiàn)無縫連接。 表 3 基本操作時(shí)序表 讀狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0—D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0—D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0—D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0—D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無 過程 論述 第 15 頁（共 43 頁） 圖 8 讀操作時(shí)序 圖 9 寫操作時(shí)序 程序流程圖 (詳細(xì)程序見附錄 ) 基于單片機(jī)溫濕度顯示報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 16 頁（共 43 頁） 圖 10 程序流程圖 SHT10傳感器 溫濕度傳感器電路圖 圖 11 溫濕度傳感器電路圖 顯示第二 行內(nèi)容 開始 LCD 初始化 設(shè)第一行 顯示位置 設(shè)第二行 顯示位置 延時(shí) 顯示第一 行內(nèi)容 過程 論述 第 17 頁（共 43 頁） 產(chǎn)品簡介 SHT10 屬于 Sensirion 溫濕度傳感器家族中的貼片封裝系列 [22]。 1602 液晶模 塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 2 所示。 指令 10:寫數(shù)據(jù)。 指令 8:DDRAM 地址設(shè)置。 指令 6:功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示 5x7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平 閃爍，低電平不閃爍。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 2:光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 LCD1602的指令說明及時(shí)序 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。 第 15 腳：背光源正極。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 ―鬼影 ‖，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 （ 4) 一般 1602 字符型液晶顯示器實(shí)物如圖所示 [21]： 圖 7 型液晶顯示器實(shí)物圖 LCD1602引腳功能說明 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口 ,編號(hào)符號(hào)引腳說明如下所示： 第 1 腳： VSS 為地電源。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 PDA 移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。 功耗低 ——相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng) IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 數(shù)字式接口 ——液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 顯示質(zhì)量高 ——由于液晶顯示器每 一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。 過程 論述 第 11 頁（共 43 頁） 圖 6 LED1602 顯示器的符號(hào) 液晶顯示器簡介 （ 1) 在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生。 表 1 P3端口引腳兼用功能表 P3 引腳 兼用功能 串行通訊輸入（ RXD） 串行通訊輸出（ TXD） 外部中斷 0（ INT0） 外部 中斷 1（ INT1） 定時(shí)器 0 輸入 (T0) 定時(shí)器 1 輸入 (T1) 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 RD LCD1602顯示系統(tǒng) LCD1602顯示系統(tǒng) 液晶顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)或字符的運(yùn)行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，按照材料及產(chǎn)品工藝 [20]，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有： 發(fā)光二極管 LED 顯示器、液晶 LCD 顯示器、 CRT 顯示器等。 對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接控制信息。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL。而在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變。對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收高 8 位地址和控制信息。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL。 對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收低 8 位地址信息。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL。 在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址 (低 8 位 )/數(shù)據(jù)總線，訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用 。 對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收指令字節(jié) 。 常用的復(fù)位電路如下圖 6 所示： 圖 5 常用復(fù)位電路圖 輸入輸出引腳 (1) P0 端口 [] P0 是一個(gè) 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口，端口置 1（對(duì)端口寫 1）時(shí)作高阻抗輸入端。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用 6MHz 時(shí)， C 取 22μF， Rs 約為 200Ω，Rk 約為 1K。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳 RST 通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為 ROM 的 00H 處開始運(yùn)行程序 。 復(fù)位 RST 9 在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復(fù)位。因此，此系統(tǒng)電 路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 22μF。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。 晶振的頻率可以在 1MHz24MHz 內(nèi)選擇。 XTAL1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端， XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。 過程論述 第 7 頁（共 43 頁） 圖 3 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 電源引腳 Vcc 40 電源端 GND 20 接地端 工作電壓為 5V，另有 AT89LV51 工作電壓則是 , 引腳功能一樣。 3 過程論述 AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng) AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復(fù)位開關(guān)和電源部分 [19]。 仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文件，以供調(diào)試器 dScope51或 tScope51