【正文】 存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。 濕度傳感器的選擇濕度傳感器：能感受氣體中水蒸氣含量，并轉換成可用輸出信號的傳感器。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進行濕度測量的。 HOS201濕敏傳感器為高濕度開關傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ～1KHZ，測量濕度范圍為0～100%RH，工作溫度范圍為0～50℃，阻抗在75%RH（25℃）時為1MΩ。然而，這種傳感器只限于一定范圍內(nèi)使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。 HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。相對濕度在1%100%RH范圍內(nèi)；電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于177?？梢娋仁禽^高的。綜合比較方案一與方案二，方案一雖然滿足精度及測量濕度范圍的要求，但其只限于一定范圍內(nèi)使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。 顯示模塊的選擇方案一：采用LED數(shù)碼管顯示LED數(shù)碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色有單紅， 黃，藍，綠，白，七彩效果。(如圖23所示） 圖23 四位LED數(shù)碼管半導體數(shù)碼光分共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，而且根據(jù)LED數(shù)碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。(如圖24所示） VSS VDD VEE RS WR E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 圖24 LCD 1602 LCD顯示器都是數(shù)字式的，恒定發(fā)光，不需要刷新新亮點，顯示器顯示質(zhì)量高且不閃爍，抗干擾能力強，和單片機系統(tǒng)的接口比較可靠，可以節(jié)省軟件中斷資源，顯示信息豐富，其缺點是顯示內(nèi)容需要存儲字摸信息，需要一定存儲空間，而且程序的編寫也稍微復雜。綜合考慮方案一和方案二，本設計決定采用方案二。該芯片由DTL/TTLCOMS電平轉換器，帶有8選1譯碼器輸入，分別加上控制的8個COMS模擬開關TG組成，這樣便可以檢測到多路溫度與濕度信號輸入。本設計為僅就單路溫度、濕度信號進行采集設計的溫度濕度檢測裝置。3 系統(tǒng)硬件設計 控制模塊本系統(tǒng)選用AT89S52作為控制器，AT89S52是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。AT89S52單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 （2）控制線引腳（4個） RST/VPD:復位信號輸入引腳/備用電源輸入引腳； ALE/PROG:地址鎖存允許信號輸出引腳/編程脈沖輸入引腳(低電平有效）； EA/Vpp:內(nèi)外存儲器選擇引腳（低電平有效）/片內(nèi)EPROM（或FlashROM）編程電壓輸入引腳； PSEN:外部存儲器選通信號輸出引腳（低電平有效）。其內(nèi)部主要由CPU、RAM、ROM、通用I/O及總線構成，內(nèi)部結構圖如32所示：8051時鐘程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器定時計數(shù)器并行I/O口串行通信口中斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線 圖32 AT89S52 內(nèi)部結構圖CPU：由運算和控制邏輯組成，同時還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器；RAM：用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結果、最終結果以及欲顯示的數(shù)據(jù)；ROM：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格；AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 機器周期和指令周期（1） 振蕩周期: 也稱時鐘周期, 是指為單片機提供時鐘脈沖信號的振蕩源的周期。（3） 機器周期: 一個機器周期包含 6 個狀態(tài)周期S1~S6, 也就是 12 個時鐘周期。 （4） 指令周期: 它是指CPU完成一條操作所需的全部時間。 復位電路和時鐘電路 本系統(tǒng)采用上電+按鍵復位，是上電復位和按鍵電平復位的組合，無論是上電還是按動按鍵都能使單片機復位。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運行的系統(tǒng)中控制其復位。所以根據(jù)公式，（單片機的電源是5V，），需要的時間是10K*10UF=。這個時候10K電阻兩端的電壓為從5~（串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓）。單片機系統(tǒng)自動復位（）。當按鍵按下的時候，開關導通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。總結： 復位電路的原理是單片機RST引腳接收到2US以上的電平信號，只要保證電容的充放電時間大于2US，即可實現(xiàn)復位，所以電路中的電容值是可以改變的。時鐘引腳為XTALXTAL2，時鐘引腳外接晶體與片內(nèi)的反向放大器構成了一個振蕩器，它提供單片機的時鐘控制信號，時鐘引腳也可外接晶體振蕩器。在單片機內(nèi)部，它是一個反向放大器的輸入端。當采用外接晶體振蕩器時，此引腳應接地。若采用外部振蕩器時，該引腳接收振蕩器的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。外部晶振以及電容C1和C2構成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。外接晶振時，C1和C2通常選擇30pf,晶振采用12MHz。XTAL218XTAL11912MHZCRYSTALC130pC230p圖34 時鐘電路 溫度檢測電路本次設計采用可編程分辨率的單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。DS18B20通過一個單線接口發(fā)送或接收信息，因此在微處理器和DS18B20之間僅需一條連接線（加上地線）。因為每個DS18B20都有一個獨特的64位序列號，所以多只DS18B20可以同時連在一根單線總線上，這樣就可以把溫度傳感器放在許多不同的地方，從而同時采集多處溫度。 (2) 先進的單總線數(shù)據(jù)通信。 (4) 12 位分辨率時的最大工作周期為750 毫秒。（6）檢測溫度范圍為–55176。C (–67176。F) （7）內(nèi)置EEPROM，限溫報警功能。 （9）多樣封裝形式，適應不同硬件系統(tǒng)。 圖35 DS18B20引腳排列圖DS18B20的引腳說明表如表31所示。其一個工作周期可分為兩個部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。18B20 共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們分別是：ROM 只讀存儲器，用于存放DS18B20ID 編碼，其前8 位是單線系列編碼（DS18B20 的編碼是19H），后面48 位是芯片唯一的序列號，最后8 位是以上56 的位的CRC 碼（冗余校驗）。DS18B20 共64 位ROM。第2 個字節(jié)是溫度轉換后的數(shù)據(jù)值信息，第4 個字節(jié)是用戶EEPROM（常用于溫度報警值儲存）的鏡像。第5 個字節(jié)則是用戶第3 個EEPROM 的鏡像。第9 個字節(jié)為前8 個字節(jié)的CRC 碼。 控制器對18B20 操作流程：1， 復位：首先我們必須對DS18B20 芯片進行復位，復位就是由控制器（單片機）給DS18B20 單總線至少480uS 的低電平信號。2， 存在脈沖：在復位電平結束之后，控制器應該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在15~60uS 后接收存在脈沖，存在脈沖為一個60~240uS 的低電平信號。如果復位低電平的時間不足或是單總線的電路斷路都不會接到存在脈沖，在設計時要注意意外情況的處理。ROM 指令為8 位長度，功能是對片內(nèi)的64 位光刻ROM 進行操作。誠然，單總線上可以同時掛接多個器件，并通過每個器件上所獨有的ID 號來區(qū)別，一般只掛接單個18B20 芯片時可以跳過ROM 指令（注意：此處指的跳過ROM 指令并非不發(fā)送ROM 指令，而是用特有的一條“跳過指令”）。4， 控制器發(fā)送存儲器操作指令：在ROM 指令發(fā)送給18B20 之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲器操作指令了。存儲器操作指令的功能是命令18B20 作什么樣的工作，是芯片控制的關鍵。如執(zhí)行溫度轉換指令則控制器（單片機）必須等待18B20 執(zhí)行其指令，一般轉換時間為500uS。若要讀出當前的溫度數(shù)據(jù)我們需要執(zhí)行兩次工作周期，第一個周期為復位、跳過ROM 指令、執(zhí)行溫度轉換存儲器操作指令、等待500uS 溫度轉換時間。其它的操作流程也大同小異，DS18B20通過一種片上測溫技術來測量溫度，測溫原理如下：用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內(nèi)部計數(shù)器在這個門周期內(nèi)對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進行計數(shù)來得到溫度值。如果計數(shù)器在門周期結束前到達0，則溫度寄存器（同樣被預置到55℃）的值增加，表明所測溫度大于55℃。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到0，如果門周期仍未結束，將重復這一過程。這是通過改變計數(shù)器對溫度每增加一度所需計數(shù)的值來實現(xiàn)的。 DS18B20的測溫原理圖如圖36所示。如要采用寄生工作方式，只要將VCC 電源引腳與單總線并聯(lián)即可。它采用專利技術，能構成不同輸出形式的相對濕度檢測電路，還可用做濕度補償。（RH表示相對濕度，即表示在相同濕度下大氣中水蒸汽的實際壓強預報和水蒸氣的壓強之比。溫度系數(shù)為+℃。(2)產(chǎn)品具有良好的互換性。(3)既可構成線性電壓輸出電路，亦可組成線性頻率輸出電路。(4)響應速度快，（響應時間為5s），恢復時間短（10s），長期穩(wěn)定性好（年漂移量為177。%。+5V供電時的漏電電流僅為1nA。圖39a為濕敏電容工作的溫、濕度范圍，圖39b為濕度電容響應曲線。涉及如何將電容的變化量準確地轉變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號時，常用兩種方法:一是將HS1101置于運放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再A/D轉換為數(shù)字信號。本設計選用它與NE555組成一方波發(fā)生電路，濕度改變對應頻率的變化，用單片機采集頻率值進行轉化得出濕度值，具體的濕度檢測電路如圖310所示：把HS1101和NE555同時接入電路中的電路設計原理圖如圖310所示。在此電路中,555定時器正是根據(jù)這一功能用作多穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出頻率信號的。此時555定時器內(nèi)部的放電BJT的基極電壓為“1”,放電BJT導通,從而使電容C4通過R4 和內(nèi)部放電BJT 進行放電,當C4 兩端電壓降低到VCC/3 時,定時器又翻轉,使輸出變?yōu)椤?”,內(nèi)部放電BJT 截止,VCC 又開始通過R5 和R4對C4 充電,如此周而復始,形成振蕩。當外界濕度變化時,HS1101 兩端電容值發(fā)生改變,從而改變定時電路的輸出頻率。輸出的方波頻率為f=1/(+)，可見，空氣濕度通過555測量電路就轉變?yōu)榕c之呈反比的頻率信號，表32給出了其中的一組空氣濕度與電壓頻率的典型值。濕度 ％RH頻率 HZ濕度 ％RH頻率 HZ01020304050 7351 7224 7100 6976 6853 6728 60 70 80 90 100 6600 6468 6330 6168 6033 顯示電路本設計的顯示電路采用的是1602字符型LCD，它是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式液晶顯示模塊，顯示容量為162個字符；，；(WH)mm。 本系統(tǒng)利用LCD液晶顯示屏顯示溫度、濕度參數(shù)。本設計中，LCD1602用到的單片機I/O端口最多，共11個。本設計的顯示電路如圖311所示：321D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VE