【正文】 用消費產(chǎn)品、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、信息和通信產(chǎn)品、航空航 天、專用設(shè)備的智能化管理、辦公自動化、汽車電子、 PC 機外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大 領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的溫濕度測量儀器 相比，該設(shè)計的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫精確，數(shù)字顯示， 適用范圍寬等特點。 本設(shè)計中利用 單片機 STC89C52 對溫度濕度測量并通過 數(shù)碼管 顯示。 單片機采集到傳感器給出的數(shù)據(jù)進行處理 與計算，得出當前的溫度與濕度并送給 數(shù)碼管 顯示。 本系統(tǒng)具有可讀性高，穩(wěn)定性高，反應(yīng)速度快，測量值準確的特點。 通過本次設(shè)計的訓(xùn)練，可以使我在基本思路和基本方法上對基于 MCS51 單片機的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計有一個比較感性的認識，并具備一定程度的設(shè)計能力。實現(xiàn)了以下功能： (1)倉庫的溫度、濕度實時測量功能； (2)將測量到的溫濕度分別顯示在兩個兩位數(shù)碼管上；(3)利用程序設(shè)置溫度、濕度的報警值； (4)實現(xiàn)溫度、濕度超限報警功能 [4]。目前， 8 位單片機在國內(nèi)外仍占有重要地位。MCS－ 51 的硬件結(jié)構(gòu)決定了其指令系統(tǒng)不會發(fā)生變化，設(shè)計人員可以很容易的對不同公司的單片機產(chǎn)品進行選型，他們只需將重點放在芯片內(nèi)部資源的比較上。 方案二：采用 AT89S52， 片內(nèi) ROM 全都采用 Flash ROM， 能以 3V 的超 低壓 工作；同時也與 MCS51 系列單片機完全 兼容， 該芯片內(nèi)部存儲器為 8KB ROM 存儲空間，同樣具有 89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，不需要對芯片多次 拔插，所以不會對芯片造成損壞 。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在線系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。方案二和方案三使用差別不大，但 方案二需要專有下載線，方案三使用串口下載即可。 在單片機的人機交流界面中，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。 在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用 LED 數(shù)碼管作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：數(shù)字顯示清楚穩(wěn)定、使用 6 條件要求低、安全性高、價格相對便宜、使用廣泛。 M 檔在測溫范圍內(nèi)非線性誤差為 ? ℃ 。使用可靠。作為電流輸出型傳感器和電壓輸出型相比，它有很強的抗外接干擾能力。 方案二：采用數(shù)字化溫度傳感器。該器件只有三個引腳 (即電源 VDD、地線 GND、數(shù)據(jù)線 DQ)，且不需要外部元件，內(nèi)部刻有 64 位光刻 ROM， 64 位器件序列號出廠前就被光刻于 ROM 中，可作為器件地址序列碼，便于實現(xiàn)多點測量。該電路的檢測溫度范圍為 55～ +125℃ ，精度為 ? ℃ (在 10℃ ～ +85℃ 范圍 )。 濕度監(jiān)測模塊 濕度及其表示方法 在自然界中，凡是有水和生物的地方，在其周圍的大氣里總是含有或多或少的水汽。 大氣濕度有兩種表示方法：絕對濕度與相對濕度。 相對濕度是氣體的絕對濕度與同一溫度下，水蒸汽已達到飽和的氣體的絕對濕度之比，常用 %RH 來表示。電容式、電阻式和濕漲式 7 濕敏元件分別是根據(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。 HS1100/HS1101 電容傳感器，在電路構(gòu)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。適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。可見精度是比較高的。數(shù)字式濕度傳感器將傳感器、信號放大調(diào)理、A/D 轉(zhuǎn)換、 CI2 總線接口 全部集成于一個芯片中。 溫濕度傳感器 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器 是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，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和卓越的長期穩(wěn)定性。每個 DHT11 傳感器都在即為精 確的濕度校驗室中進行校準。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達 20 米以上，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選擇。 綜合上述方案， DHT11 溫濕度傳感器方式可以有效實現(xiàn)設(shè)計要求， 相對濕度和溫度一體測量 的方式節(jié)省了分別選取溫度及濕度測量模塊的時間，其數(shù)字信號輸出也大大節(jié)省了 A/D 轉(zhuǎn)換的花費。另外， DHT11 模塊價格較低，國內(nèi)廠家生產(chǎn)的性能也可以保證。 8 第三章 設(shè)計內(nèi)容與所用器件 基本功能： 利用 89C51 作為主控器組成倉庫溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)。 5％ RH 177。 1 %RH 精度 25℃ 177。 5 %RH 互換性 可完全互換 量程范圍 0℃ 30 90 %RH 25℃ 20 90 %RH 50℃ 20 80 %RH 響應(yīng)時間 1/e(63%)25℃，1m/s 空氣 6 10 15 S 遲滯 177。 1 %RH/yr 溫度 分辨率 1 1 1 ℃ 8 8 8 Bit 重復(fù)性 177。 1 177。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令。 串行接口 (單線雙向 ) DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步 ,采用單總線數(shù)據(jù)格式 ,一次通訊 時間 4ms左右 ,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分 ,具體格式在下面說明 ,當前小數(shù)部分用于以后擴展 ,現(xiàn)讀出為零 .操作流程如下 : 一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit,高位先出。 用戶 MCU發(fā)送一次開始信號后 ,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式 ,等待主機開始信 號結(jié)束后 ,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號 ,送出 40bit的數(shù)據(jù) ,并觸發(fā)一次信號采集 ,用戶可選擇讀取部分數(shù)據(jù) .從模式下 ,DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集 ,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號 ,DHT11不會主動進行溫濕度采集 .采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。 DHT11接收到主機的開始信號后 ,等待主機開始信號結(jié)束 ,然后發(fā)送 80us低電平響應(yīng)信號 .主機發(fā)送開始信號結(jié)束后 ,延時等待 2040us后 , 讀取 DHT11的響應(yīng)信號 ,主機發(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。 數(shù)字 0信號表示方法如圖 4所示 11 圖 4 數(shù)字 1信號表示方法 .如圖 5所示 圖 5 測量分辨率 測量分辨率分別為 8bit（溫度）、 8bit（濕度）。 應(yīng)用信息 超出建議的工作范圍可能導(dǎo)致高達 3%RH的臨時性漂移信號。要加速恢復(fù)進程 /可參閱 “恢復(fù)處理”。 電阻式濕度傳感器的感應(yīng)層會受到化學蒸汽的干擾，化學物質(zhì)在感應(yīng)層中的擴散可能導(dǎo)致測量值漂移和靈敏度下降。下文所述的恢復(fù)處理將加速實現(xiàn)這一過程。 置于極限工作條件下或化學蒸汽中的傳感器，通過如下處理程序，可使其恢復(fù)到校準時的狀態(tài)。 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遠離電子元件，并安裝在熱源下方，同時保持外殼的良好通風。 長時間暴露在太陽光下或強烈的紫外線輻射中，會使性能降低。 13 封裝信息 DHT11引腳說明 Pin 名稱 注釋 1 VDD 供電 3－ 2 DATA 串行數(shù)據(jù)，單總線 3 NC 空腳，請懸空 4 GND 接地，電源負極 焊接信息 手動焊接，在最高 260℃ 的溫度條件下接觸時間須少 于 10秒。 (2)長期保存條件：溫度 10－ 40℃ ，濕度 60％以下。各檢測單元能獨立完成各自功能，并根據(jù)主控機的指令對溫濕度進行實時采集。 其中包括 單片機、復(fù)位電路、溫 濕 度檢測、顯示 電路 、報警電路等部分的設(shè)計。 DHT11引腳一接電源，用于供電；引腳二為串行數(shù)據(jù)線，單總線結(jié)構(gòu)，與單片機 ；引腳三為空，需懸空；引腳四接地。 在 MCS51 芯片內(nèi)部有一個高增益反相 放大器，其輸