【正文】 02312/24010時時AM/PM87h86h1310010日日89h88h11200010月月8Bh8Ah1700000周日8Dh8CH009910年年8Fh8Eh——WP0000000 (2) DS1302有關(guān)RAM的地址 DS1302中附加31字節(jié)靜態(tài)RAM的地址如表24所示。在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，WP位必須為0。當(dāng)該位置為1時，時鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位置為0時，時鐘開始運行。在24小時模式時，位5是第二個10小時位。當(dāng)為高時，選擇12小時模式。 DS1302內(nèi)部寄存器(1) DS1302有下列幾組寄存器： DS1302有關(guān)日歷、時間的寄存器共有12個，其中有7個寄存器（讀時81h～8Dh，寫時80h～8Ch），存放的數(shù)據(jù)格式為BCD碼形式，如表23所示[9]。SCLK：串行時鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出；I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線；CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。1 82 73 64 5Vcc2Vcc1X1X2GNDSclkI/OCE 圖29 外部引腳分配 圖210 DS1302內(nèi)部結(jié)構(gòu)各引腳的功能為：Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此廣泛應(yīng)用于測量系統(tǒng)中[8]?！?。 時鐘芯片的選擇DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。 2) 數(shù)據(jù)處理 (1) 濕度變換 SHT11的輸出特性呈一定的非線性，為了補償濕度傳感器的非線性以獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，可按如下公式修正濕度值： RHlinear=c1＋c2*SORH＋c3*SORH2 式中SORH為傳感器相對濕度測量值，系數(shù)取值如下： 12位SORH：c1= 4 c2= c3= *106 8位SORH： c1= 4 c2= c3= *104 (2) 溫度補償上述濕度計算公式是按環(huán)境溫度為25℃進(jìn)行計算的，而實際的測量溫度則在一定范圍內(nèi)變化，所以應(yīng)考慮濕度傳感器的溫度系數(shù)，按如下公式對環(huán)境溫度進(jìn)行補償。當(dāng)D0=0時，表示12位濕度/14位溫度測量。當(dāng)D1=1時，表示再裝。D1：再裝校準(zhǔn)存儲器控制位。D2：加熱控制位。當(dāng)D6=0時。DATA開始時序圖27 復(fù)位時序SCK(4) 狀態(tài)寄存器SHT11的狀態(tài)寄存器是一個8位的寄存器，詳見表22。1000000dataSck 圖24 發(fā)送濕度測量命令dataack0001110011 0000LSBsckMSB圖25 讀取相對濕度數(shù)據(jù)CRC校檢和DATASCKMSBLSBack返回休眠模式圖26 讀取CRC校檢和(3) 復(fù)位時序如果傳感器傳輸失敗，下一SCK信號將復(fù)位串行接口，當(dāng)使DATA處于高電平時，觸發(fā)SCK9次以上并隨后發(fā)出一個前述的“傳輸開始”序列，此時時序只復(fù)位接口，狀態(tài)寄存器保持它的內(nèi)容。在CRC數(shù)據(jù)的回答位傳輸結(jié)束后，SHT11自動返回等睡眠，等待下次開始。如果8位CRC校驗和不用，控制器可愛測量數(shù)據(jù)的LSB位后將ACK變高。DATASCK圖22 傳輸開始序列SCKSDAA2A1A0C4C3C2C1C0ACK 圖23 命令時序 (2) 測量時序1 在微處理器（本設(shè)計用的是AT89C52單片機）發(fā)出一個測量命令（00000101為濕度測量命令，00000011為溫度測量命令）后，微處理器等待SHT11測量，大約需要210ms，這個時間由SHT11內(nèi)部的振蕩器確定。在第9個SCK時鐘結(jié)束后DATA線邊高。其5條命令即是上面已經(jīng)提到過的：測量濕度（00101）、測量溫度（00011）、寫狀態(tài)寄存器（00110）、讀狀態(tài)寄存器（00111）和軟件復(fù)位（11110）命令。 SHT11的數(shù)據(jù)測量和控制1)、SHT11傳感器數(shù)據(jù)測量過程：(1) 發(fā)送命令在發(fā)送命令之前，應(yīng)先發(fā)送一個“傳輸開始”序列，該序列組成如圖22所示。一般SHT11在8個SCK時鐘后，如果命令接受正確將DATA端拉低。SHT11的命令集如表21所示。單片機處理數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)字顯示，并作相應(yīng)的控制。GNDNOP SHT11 SHT11的性能指標(biāo)DATANOP(1)溫濕度傳感器、信號放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、I2C總線 接口全部集成于一個芯片上（CMOSens技術(shù)）； NOPSCK(2)全校準(zhǔn)相對濕度及溫度值輸出； (3)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)I2C總線數(shù)字輸出接口；NOPVDD(4)具有露點值計算輸出功能；(5)免外圍元件； (6)卓越的長期穩(wěn)定性； 圖21 SHT11的外部引腳(7)濕度值輸出分辨率為14位，溫度值輸出分辨率為12位，可編程降至12位和8位；(8)可靠的CRC數(shù)據(jù)傳輸校驗功能；(9)片內(nèi)裝載的校準(zhǔn)系數(shù)，保證100%的互換性；(10)電源電壓：～；(11)電流消耗:。為避免信號沖突,微處理器應(yīng)驅(qū)動DATA在低電平。DATA在SCK時鐘下降沿之后改變狀態(tài), 并僅在SCK時鐘上升沿有效。SCK是傳感器和微處理器之間同步傳輸時鐘輸入端。 SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括了相對濕度傳感器、溫度傳感器、放大器、14位A/D轉(zhuǎn)換器、校準(zhǔn)存儲器（E2PROM）、隨機存取存儲器（RAM）、狀態(tài)寄存器、循環(huán)冗余校驗碼（CRC）寄存器、二線串行接口、控制單元、加熱器及低電壓檢測電路。為了防止錯誤所帶來的影響,在數(shù)據(jù)的接收端必須進(jìn)行差錯校驗。在現(xiàn)代工業(yè)中,利用微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的工業(yè)控制越來越廣泛。 溫濕度傳感器的選擇SHT11是瑞士Sensirion公司推出的基于CMOSens技術(shù)的新型溫濕度傳感器。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，3個16位定時/計數(shù)器，一個6向量兩極中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。2 芯片原理簡介 單片機的選擇AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 本設(shè)計采用I2C總線協(xié)議傳輸?shù)?，整個系統(tǒng)主要包括：數(shù)字式溫濕度傳感器SHT1顯示電路LCD、LED、時鐘電路、鍵盤電路、外存儲器電路、語音電路及電源電路。本設(shè)計是利用SHT11傳感器設(shè)計出一個可用到環(huán)境監(jiān)測和控制的溫濕度的控系統(tǒng)。隨著傳感器制造技術(shù)的發(fā)展，多種新型的傳感器出現(xiàn)在我們面前，它們采用當(dāng)前最前沿的傳感器制造技術(shù)，利用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝制造，由著良好的適應(yīng)性和較高的可靠性，而且使用方便。 本設(shè)計的內(nèi)容和實現(xiàn)方法在生產(chǎn)生活中，溫濕度傳感器得到越來越廣泛的應(yīng)用。而且不需要經(jīng)過復(fù)雜的校準(zhǔn)、標(biāo)定過程，測量精度得到保證，且在線性度、重復(fù)性、互換性、一致性等方面都不錯。SHT11智能化數(shù)字傳感器內(nèi)部集成了相對濕度傳感器、溫度傳感器、放大器、14位A/D轉(zhuǎn)換器、校準(zhǔn)存儲器（E2PROM）、隨機存取存儲器（RAM）、狀態(tài)寄存器、循環(huán)冗余校驗碼（CRC）寄存器、二線串行接口、控制單元、加熱器及低電壓檢測電路。SHT11是瑞士Sensirion公司推出的基于CMOSens技術(shù)的新型溫濕度傳感器。集成化半導(dǎo)體傳感器滿足以上要求，而且得到越來越廣泛的應(yīng)用[2]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能，其輸出不再是一個單一的模擬信號（如0～10mV），而是經(jīng)過微電腦處理好后的數(shù)字信號，有的甚至帶有控制功能，這就是所說的數(shù)字傳感器。市場上常見的溫度，濕度傳感器以電壓輸出為主要表現(xiàn)形式，溫度濕度與所表現(xiàn)出來的電壓信號呈非線性的關(guān)系，且因為材料本身的差異，不同的傳感器其非線性曲線也各不相同，缺乏一個產(chǎn)品應(yīng)具備的通用性和互換性[1]?；贗2C溫濕度傳感器控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文目錄 摘要Abstract1 緒論 1 課題的背景及意義 1 本設(shè)計的內(nèi)容和實現(xiàn)方法 22 芯片原理簡介 3 單片機的選擇 3 溫濕度傳感器的選擇 3 SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 3 SHT11的性能指標(biāo) 4 SHT11基本工作原理 4 SHT11的數(shù)據(jù)測量和控制 4 時鐘芯片的選擇 7 DS1302外部引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 7 DS1302內(nèi)部寄存器 8 DS1302讀寫時序 9 語音芯片的選擇 10 ISD1420封裝、各引腳功能及特性 10 操作模式 12 存儲芯片的選擇 12 24C02管腳和特性 13 24C02的時序操作 13 數(shù)碼管驅(qū)動及鍵盤控制芯片的選擇 14 CH451特點 14 CH451的功能 153 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 18 溫濕度傳感器SHT11的電路設(shè)計 18 時鐘電路的設(shè)計 19 語音電路設(shè)計 19 數(shù)據(jù)存儲電路的設(shè)計 21 鍵盤和顯示電路的設(shè)計 214 軟件設(shè)計 23 SHT11軟件設(shè)計 24 單片機外圍電路的軟件設(shè)計 24 時鐘電路的軟件設(shè)計 24 語音電路的軟件設(shè)計 26 數(shù)據(jù)存儲器的軟件設(shè)計 26 顯示電路軟件設(shè)計 28 LED顯示電路的軟件設(shè)計 28 LCD顯示電路的軟件設(shè)計 285 結(jié)論 30參考文獻(xiàn)附錄致謝 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于I2C溫濕度傳感器控制系統(tǒng)的設(shè)計1 緒論 課題的背景及意義在人類社會高度發(fā)達(dá)的今天，人們對信息的提取，處理，傳輸以及綜合等要求愈來愈迫切，而作為信息提取的功能器件——傳感器與人類的關(guān)系也愈加密切。由于計算機技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展和微型計算機的興起，國民經(jīng)濟中任何一個部門中重要提取的各種信息都有可能通過計算機進(jìn)行正確及時地處理，如在倉儲管理、工業(yè)生產(chǎn)制造、智能化建筑、科學(xué)研究及日常生活中需要對溫度和濕度進(jìn)行較為準(zhǔn)確的測量和控制，溫度和濕度傳感器在這里就起著至關(guān)重要的作用。實際中的應(yīng)用的溫濕度傳感器要具備以下特點：(1) 敏感材料的特性歲溫濕度的變化有較大的變化，而且該變化易于測量；(2) 材料對溫濕度的變化有較好一一對應(yīng)關(guān)系，即對除溫濕度外其它物理量的變化不敏感；(3) 性能誤差及老化小，重復(fù)性好，尺寸??；(4) 有較強的耐機械、化學(xué)及熱作用等特點；(5) 與被檢測的溫濕度范圍和精度相適應(yīng)。傳感器本身體積也是越小越好，傳感器的可靠性直接影響到電子設(shè)備的抗干擾等性能，研制高性能、寬溫度范圍的傳感器將是永久性的方向。自動化生產(chǎn)程度的不斷提高，對傳感器的要求也不斷提高，必須研制出具有靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動化的可靠性。該傳感器將CMOS芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合起來，發(fā)揮出強大的優(yōu)勢互補作用。這樣就免去了傳感器外圍電路，保證了高可靠性和高穩(wěn)定性，提高了看干擾能力。在未來的大型溫濕測控系統(tǒng)中將得到廣泛的應(yīng)用。高科技電子類產(chǎn)品、工業(yè)生產(chǎn)制造等領(lǐng)域都需要對環(huán)境溫濕度進(jìn)行實時控制，而市場上的溫濕測控系統(tǒng)是多數(shù)以傳統(tǒng)溫濕度傳感器為核心的測控系統(tǒng)，在要求高精度，高可靠性的場合，已不能滿足需要。SHT11就是這樣一種數(shù)字溫濕度智能傳感器。利用SHT11溫濕度傳感器對環(huán)境溫度和濕度進(jìn)行采集和處理，從而實現(xiàn)對環(huán)境溫濕度的實時檢測和控制，并且可以語音播報和對數(shù)據(jù)的存儲和讀取。溫濕度傳感器主要完成對周圍溫濕度的采集、處理，是整個系統(tǒng)的核心部分；LED用來顯示當(dāng)前實時溫度值、濕度值以及溫度預(yù)警值、濕度預(yù)警值；LCD用來顯示當(dāng)前時間包括年、月、日、時、分、秒；語音電路主要用來報警，當(dāng)溫度、濕度高于預(yù)警值時觸發(fā)語音芯片工作；鍵盤主要控制溫、濕度預(yù)警值的調(diào)整、時間的調(diào)整以及時間、溫、濕度等信息的保存和調(diào)用；電源電路提供5V