【正文】 機(jī)，采用單列七按鍵對溫濕度進(jìn)行設(shè)定分別為溫度上下限，濕度上下限設(shè)定及加減1，通過實(shí)時溫濕度與設(shè)定的溫濕度進(jìn)行比較，如果不符合要求，通過發(fā)光二極管報(bào)警。用DS1302時鐘芯片做時間模塊部分。 系統(tǒng)基本方案根據(jù)題目要求系統(tǒng)模塊分可以劃分為：溫濕度采集模塊，鍵盤輸入模塊，顯示電路模塊，報(bào)警調(diào)節(jié)模塊及主控制器模塊組成，系統(tǒng)的框圖如圖11所示。1）控制器模塊根據(jù)題目要求，控制器主要用于對溫濕度測量信號的接受和處理、控制繼電器來控制外設(shè)對象以滿足設(shè)計(jì)要求、控制顯示電路對溫濕度值實(shí)時顯示以及控制鍵盤實(shí)現(xiàn)對溫濕度值的設(shè)定等。FPGA功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減少了體積，提高了穩(wěn)定性，并且可應(yīng)用EDA軟件仿真、調(diào)試，易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。由溫度傳感器送來的溫度信號，經(jīng)FPGA程序?qū)ζ溥M(jìn)行處理，控制報(bào)警裝置動作。方案二：采用模擬運(yùn)算放大器組成PID控制系統(tǒng)。但要附加顯示、溫度設(shè)定等功能，要附加許多電路，稍顯麻煩。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)。2）報(bào)警輸出執(zhí)行模塊根據(jù)題目，要對空間環(huán)境進(jìn)行報(bào)警，當(dāng)然溫度濕度過高時，通過控制部分對環(huán)境溫度濕度進(jìn)行處理，讓其自然冷卻。由于對報(bào)警的要求不是很高，原因是當(dāng)報(bào)警發(fā)生后控制部分立刻進(jìn)行調(diào)節(jié)，考慮到簡化電路的設(shè)計(jì)，我們選擇有發(fā)光二極管進(jìn)行報(bào)警。有以下兩種方案：方案一：采用光電耦合器控制。方案二：采用繼電器控制。所以繼電器也稱為電磁開關(guān),由于其是通過金屬觸點(diǎn)來傳送控制電壓或電流,因此可以通過大電流與高電壓。3）檢測模塊溫度信號為模擬信號，本設(shè)計(jì)要對溫度進(jìn)行控制和顯示，所以要把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。最常用的的是鉑電阻傳感器，鉑電阻在氧化介質(zhì)中，甚至在高溫的條件下其物理，化學(xué)性質(zhì)不變。％。AD590K具有較高精度和重復(fù)性，良好的非線性保證177。加上軟件非線性補(bǔ)償可以實(shí)現(xiàn)高精度測量，AD590將溫度轉(zhuǎn)化為電流信號，因此要加相應(yīng)的調(diào)理電路，將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。 方案三：采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20?？芍苯优c單片機(jī)通信，讀取測溫?cái)?shù)據(jù)，電路簡單。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。超小的體積、比不上DS18B20,在要求高的場合不可用。DS18B20與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。他在測溫精度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方面帶來了令人滿意的效果。4）時鐘模塊時鐘模塊部分直接采用美國達(dá)拉斯公司的時鐘芯片DS1302加外設(shè)來記錄時間的年、月、日、周、時、分及秒。對于鍵盤就用七個按鍵來單片機(jī)相連。液晶顯示屏（LCD）具有功耗小、輕薄短小無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍，可視面積大，畫面效果好，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。時間的年、月、日、周、時、分及秒。但由于需要顯示溫度值，濕度值，還有時間，信息量比較多，要采用數(shù)碼管，就要進(jìn)行刷屏，編程量比較大且各種信息不能及時顯示。本系統(tǒng)中，采用了LCD12864作顯示模塊，節(jié)省單片機(jī)的內(nèi)部資源。2）溫濕度測量模塊采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20和DHT11。而DHT11超小的體積、極低的功耗有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。4）報(bào)警與執(zhí)行模塊采用LED燈及繼電器控制，實(shí)現(xiàn)電路簡單實(shí)用，加上溫度變化緩慢可以滿足設(shè)計(jì)要求。第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 數(shù)字溫濕度檢控器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)我們設(shè)計(jì)的這款單片機(jī)環(huán)境檢測裝置，它的硬件主要由以下幾個模塊組成：檢測模塊： 本實(shí)驗(yàn)裝置采用的是STC89C52單片機(jī)控制來對溫濕度傳感器DHT11和DS18B20溫度傳感器的信號進(jìn)行采集處理。 顯示模塊： 主要由液晶12864來顯示時間，實(shí)時溫度濕度。報(bào)警輸出執(zhí)行模塊：主要由發(fā)光二極管和繼電器控制來完成。 檢測模塊的硬件設(shè)計(jì)一、數(shù)字溫度傳感器DS18B20的介紹美國Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ONB0ARD）專利技術(shù)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點(diǎn)。另外一般監(jiān)控現(xiàn)場的電磁環(huán)境都非常惡劣，各種干擾信號較強(qiáng)，模擬溫度信號容易受到干擾而產(chǎn)生測量誤差，影響測量精度。新的“一線器件”DS18B20體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。℃。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。省略了存儲用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為177。 繼“一線總線”的早期產(chǎn)品后，DS1820開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。 DS18BDS1822 “一線總線”數(shù)字化溫度傳感器同DS1820一樣，DS18B20也支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為55℃～+125℃，在10～+85℃范圍內(nèi)，精度為177。DS1822的精度較差為177?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V～，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。1. DS18B20的主要特性（1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。（3）DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫。（5）測溫范圍－55℃～＋125℃，在10～+85℃時精度為177。（6）可編程的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫。（8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力。2. DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL。21 DS18B20實(shí)物圖DS18B20引腳定義： (1)DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端。 (3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計(jì)數(shù)器1。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。圖22中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。圖23 DHT11實(shí)物圖1. 傳感器性能濕度部分說明如表21。5RH%量程范圍0℃3090RH%25℃2090RH%50℃2080RH%2. 電源引腳DHT11的供電電壓為3－。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個100nF 的電容，用以去耦濾波。數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)和數(shù)據(jù)傳送正確時校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。通訊過程如圖24。DHT11接收到主機(jī)的開始信號后等待主機(jī)開始信號結(jié)束,延時等待2040us后, 讀取DHT11的響應(yīng)信號,主機(jī)發(fā)送開始信號后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高。圖24 通訊過程4. 測量分辨率測量分辨率分別為8bit（溫度）、8bit（濕度）。表22 DHT11的電氣特性參數(shù)條件MinTypeMax單位供電DC3V供電電流測量mA平均1mA待機(jī)100150uA采樣周期秒1次6. 應(yīng)用信息1） 工作與貯存條件超出建議的工作范圍可能導(dǎo)致高達(dá)3%RH的臨時性漂移信號。要加速恢復(fù)進(jìn)程的“恢復(fù)處理”。2） 暴露在化學(xué)物質(zhì)中電阻式濕度傳感器的感應(yīng)層會受到化學(xué)蒸汽的干擾，化學(xué)物質(zhì)在感應(yīng)層中的擴(kuò)散可能導(dǎo)致測量值漂移和靈敏度下降。下文所述的恢復(fù)處理將加速實(shí)現(xiàn)這一過程。3） 恢復(fù)處理置于極限工作條件下或化學(xué)蒸汽中的傳感器，通過如下處理程序，可使其恢復(fù)到校準(zhǔn)時的狀態(tài)。4） 溫度影響氣體的相對濕度，在很大程度上依賴于溫度。如果與釋放熱量的電子元件共用一個印刷線路板，在安裝時應(yīng)盡可能將DHT11遠(yuǎn)離電子元件，并安裝在熱源下方，同時保持外殼的良好通風(fēng)。7. DHT11引腳說明如表23表23 DHT11引腳說明Pin名稱注釋1VDD2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NC空腳，請懸空4GND接地，電源負(fù)極三、硬件連接1. 溫度傳感器DS18B20與89C52單片機(jī)的連接本系統(tǒng)采用半導(dǎo)體溫度傳感器作為敏感元件。DS18B20應(yīng)用廣泛，性能可以滿足題目的設(shè)計(jì)要求。圖25 DS18B20與單片機(jī)的連接圖 ，通過單片機(jī)的處理通過液晶來顯示實(shí)時的溫度。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，其中我們主要應(yīng)用