【正文】 5℃ 77℉ 相差較大時(shí)應(yīng)考慮濕度傳感器的溫度修正系數(shù) RHtrue T176。 數(shù)據(jù)傳輸和指令集 后續(xù)命令包含三個(gè)地址位目前只支持 000 和五個(gè)命令位 DTH 91 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 位在第 9個(gè) SCK 時(shí)鐘的下降之后釋放 DATA恢復(fù)高電平發(fā)布一組測量命令00000101 表示相對(duì)濕度 RH00000011 表示溫度 T 后控制器要等待測量結(jié)束這個(gè)過程需要大約 2080320ms 分別對(duì)應(yīng) 81214bit 測量確切時(shí)間隨內(nèi)部晶振速度的變化而變化最多可能有 30的變化 DTH91 通過下拉 DATA 至低電平并進(jìn)入空閑模式表示測量的結(jié)束控制器在再次觸發(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)檢測數(shù)據(jù)可以先被存儲(chǔ) 這樣控制器可以繼續(xù)執(zhí)行其它任務(wù)在需要時(shí)再讀出數(shù)據(jù)接著傳輸 2個(gè)字節(jié)的測量數(shù)據(jù)和 1個(gè)字節(jié)的 CRC 奇偶校驗(yàn) uC 需要通過下拉 DATA 為低電平以確認(rèn)每個(gè)字節(jié)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 用 CRC 數(shù)據(jù)的確認(rèn)位表明通訊結(jié)束如果不使用 CRC8 校驗(yàn)控制器可以在測量值 LSB 后通過保持確認(rèn)位 ack 高電平來中止通訊在測量和通訊結(jié)束后 SHT15自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠模式 SHT15 的指令集如下表 41 所示 表 41 命令集 167。 通訊復(fù)位時(shí)序 串行時(shí)鐘輸入 SCK 用于微處理器與 DTH91 之間的通訊同步由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯因而不存在最小 SCK 頻率串行數(shù)據(jù) DATA 三態(tài)門用于數(shù)據(jù)的讀取 DATA 在 SCK 時(shí)鐘下降沿到來之后改變狀態(tài)并僅在 SCK 時(shí)鐘上升沿有效數(shù)據(jù)傳輸期間在 SCK 時(shí)鐘高電平時(shí) DATA 必須保持穩(wěn)定為避免信號(hào)沖突微處理器應(yīng)驅(qū)動(dòng) DATA 在低電平需要一個(gè)外部的上拉電阻例如 10kΩ將信號(hào)提拉至高電平 如果與 DTH91 通訊中斷下列信號(hào)時(shí) 序可以復(fù)位串口當(dāng) DATA 保持高電平時(shí)觸發(fā) SCK 時(shí)鐘 9 次或更多這些時(shí)序只復(fù)位串口狀態(tài)寄存器內(nèi)容仍然保留 圖 41 通訊復(fù)位時(shí)序 167。 32 驅(qū)動(dòng)顯示電路 數(shù)碼管的顯示有兩種方法一種是靜態(tài)顯示一種是動(dòng)態(tài)掃描顯示靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的段選端一對(duì)一與單片機(jī)的 IO 相連位選端則根據(jù)數(shù)碼管的極型來接地GND 或者是高電平 VCC 靜態(tài)顯示實(shí)現(xiàn)起來比較簡單但是浪費(fèi)了單片機(jī)的 IO 口資源動(dòng)態(tài)掃描顯示就是幾個(gè)數(shù)碼管的段選端可以同時(shí)接到單片機(jī)的 IO 口位選端一對(duì)一的接到單片機(jī)的其它 IO 口當(dāng)位選信號(hào)選中某個(gè)數(shù)碼管時(shí)那個(gè)數(shù)碼管就被點(diǎn)亮而其它數(shù)碼管不亮動(dòng)態(tài)掃描顯示節(jié)省了單片機(jī)的 IO 資源 采用動(dòng)態(tài)顯示方案設(shè)計(jì)中使用八個(gè)共陰極數(shù)碼管作為顯示載體通過八路并口傳輸共使用了 8 個(gè) IO 口顯示時(shí)采用循環(huán)移位法即八位數(shù)碼管依次循環(huán)點(diǎn)亮利用人眼睛的視覺暫留效果達(dá)到連續(xù)顯示主程序每運(yùn)行一遍便調(diào)用一次顯示子程序?qū)?shù)據(jù)顯示出來 STC12C5A60S2的 P0口與 3個(gè)鎖存器相連其中一個(gè)鎖存器與四個(gè)四位數(shù)碼管的數(shù)碼管的 ABCDEFG 和 DP 順序可以根據(jù)硬件接線方便而定而其他兩個(gè)從鎖存器出來的則連到數(shù)碼管的位選端上一個(gè)數(shù)碼管有 4 個(gè)位選端 44 16正好連在剩下的鎖存器上具體原理圖如下圖 32 所示 圖 32 顯示電路原理圖 軟件 設(shè)計(jì)及分析 167。 23 溫濕度測量的方法及分析 SHT15 是一個(gè)兩線串行接口的數(shù)字溫濕度傳感器一個(gè)接口是時(shí)鐘線一個(gè)接口是數(shù)據(jù)線支持雙向傳輸它是四針單排封裝一個(gè)接電源一個(gè)接地線另兩個(gè)直接和單片機(jī)的 P2_5和 P2_6相連單片機(jī)通過 P2_5和 P2_6向 SHT15發(fā)送命令 SHT15接收到命令后做出相應(yīng)的應(yīng)答由于 SHT15內(nèi)部包含一個(gè) 14位 AD轉(zhuǎn)換器所以單片機(jī)接收到就是數(shù)字信號(hào)只需要做相應(yīng)的處理就能得到所需要的數(shù)據(jù)這里減少了很多外部的電路的連接用起來比較方便 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 167。 溫濕度傳感器 測濕模塊選用濕度傳感器 SHT15而溫度傳感器則用 PT100本來 SHT15也有測溫的功能但是它不能滿足設(shè)計(jì)的要求且他的線性度沒有 PT100 好因此測溫傳感器就用 PT100 測濕的傳感器用 SHT15 下面圖說明它的線性度好 SHTxx 系列單芯片傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器它應(yīng)用專利的工業(yè) COMS 過程 微加工技術(shù) CMOSens 具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性傳感器包括一個(gè)電容式聚合體測濕元件和一個(gè)能隙式測溫元件并與一個(gè) 14位的 AD器以及串行接口電路在同一芯片上實(shí)現(xiàn)無縫鏈接從而具有超快響應(yīng)抗干擾能力強(qiáng)性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)其內(nèi)部機(jī)構(gòu)圖如下圖 22 所示 圖 22 SHT15 結(jié)構(gòu)圖 167。 22 元器件的選擇 167。畢業(yè)設(shè)計(jì)：基于 STC12C5A60S2 單片機(jī)的數(shù)字溫濕度計(jì)設(shè)計(jì) 東 莞 理 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目溫濕度控制器 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 系 別 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師姓名及職稱劉華珠 高級(jí)工程師 起止時(shí)間 2021 年 11 月 72021 年 6 月 摘 要 本論文介紹了一種以單片機(jī) STC12C5A60S2 為主要控制器件以為溫度傳感器主要包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)硬件電路主要包括控制器測溫電路顯示電路等控制器用單片機(jī)溫傳感器顯示電路 采用位共極 LED 數(shù)碼管主要包括主程序溫子程序顯示子程序等關(guān)鍵詞 ABSTRACT This paper presents a new design of digital thermometers and hygrometer It includes a main control devicemicrocontroller STC12C5A60S2 and a temperature and humidity sensor This design includes hardware and system software The hardware design includes a main controller circuit Temperature and Humidity measurement and control circuits and show circuit Main controller uses SCM STC12C5A60S2temperature sensor uses PT100and humidity sensor uses SHT15Show circuit is a total of eight circuits using digital LED of the Altogether Driver show circuit uses atches 74573 Temperature and Humidity control circuit includes the temperature and humidity sensor and preset temperature and humidity values pared alarm circuit When the actual measurement of temperature or humidity values is greater than the preset temperature or humidity values the alarm signal Light emitting diode is lit is sent And output circuit will be sent Relay action The major software includes the main routines temperature and humidity routines show routines and digitaltoanalog routines The humidity sensor SHT15 in this design includes a capacitive polymer sensing element for power consumption makes it the ultimate choice for even relative humidity and a band gap temperature sensor Both the most demanding applications are seamlessly coupled to a 14bit analog to digital converter with a 14 and the A D as well as serial interface circuits in the same chip on the realization of a Gap link to a superfast response antiinterference capability and costeffective advantagesAnd PT100 within the required range linearity is very goodThe design of digital thermometers and hygrometer with STC12C5A60S2 and PT100 and SHT15 not only has a simple external circuit but also has a highprecision measurement KEY WORDS temperature measurement humidity measurements PT100SHT15目 錄 前 言 1 一 設(shè)計(jì)任務(wù)要求和溫濕度計(jì)的發(fā)展史 1 11 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1 12 設(shè)計(jì)溫濕度計(jì)的依據(jù)和意義 1 13 溫度計(jì)的發(fā)展史 2 14 濕度計(jì)的由來 3 15 露點(diǎn)意義 3 二 設(shè)計(jì)任務(wù)分析及方案論證 4 21 設(shè)計(jì)總體方案及方案論證 4 22 元器件的選擇 5 主控制器芯片 5 溫 濕度傳感器 7 驅(qū)動(dòng)顯示電路 8 23 溫濕度測量的方法及分析 9 三 硬件電路的設(shè)計(jì) 10 31 主控制電路和測溫濕控制電路 10 32 驅(qū)動(dòng)顯示電路 12 四 軟件設(shè)計(jì)及分析 13 41 SHT15 傳輸時(shí)序和指令集與測溫模塊 13 通訊復(fù)位時(shí)序 13 啟動(dòng)傳輸時(shí)序 14 數(shù)據(jù)傳輸和指令集 14 濕度的測量時(shí)序 15 輸出轉(zhuǎn)換為物理量 15 SHT15 的 DC 特性 17 42 程序流程圖 19 43 程序的設(shè)計(jì) 20 SHT15 的初始化程序 20 畢業(yè)設(shè)計(jì) c 是主函數(shù)做了溫度的算法 26 AD 轉(zhuǎn)換子程序 35 LED 顯示子程序 36 軟件在硬件上的調(diào)試分析 45 結(jié) 論 46 參考文獻(xiàn) 47 致 謝 48 附 錄 48 引 言 溫度與濕度與人們的生活息息相關(guān)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣象環(huán)保國防科研等部門經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度與濕度進(jìn)行測量及控制準(zhǔn)確測量溫濕度生物制藥食品加工造紙等行業(yè)更是至關(guān)重要的在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣象環(huán)保國防科研等部門經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度與濕度進(jìn)行測量及控制準(zhǔn)確測量溫濕度生物制藥食品加工造紙等行業(yè)更是至關(guān)重要的 Dew point 露點(diǎn)溫度是指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下冷卻到飽和時(shí)的溫度形象地說就是空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r(shí)候的溫度叫露點(diǎn)溫度露點(diǎn)溫度本是個(gè)溫度值可為什么用它來表示濕度呢這是因?yàn)楫?dāng)空氣中水汽已達(dá)到飽和時(shí)氣溫與露點(diǎn)溫度相同當(dāng)水汽未達(dá)到飽和時(shí)氣溫一定高于露點(diǎn)溫度所以露點(diǎn)與氣溫的差值可以表示空氣中的水汽距離飽和的程度在 100 的相對(duì)濕度時(shí)周圍環(huán)境的溫度就是露點(diǎn)溫度露點(diǎn)溫度越小于周圍環(huán)境的溫度結(jié)露的可能性就越小也就意味著空氣越干燥露點(diǎn)不受溫度影響但受壓力影響 濕球溫度的定義是在定壓絕熱的情況下空氣與水直接接觸達(dá)到穩(wěn) 定熱濕平衡時(shí)的絕熱飽和溫度 第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)分析及方案論證 167。 21 設(shè)計(jì)總體方案及方案論證 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求確定系統(tǒng)由 5 個(gè)模塊組成主器及顯示電路 圖 21 總體電路框圖