基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)畢業(yè)論文Word

基于單片機(jī)環(huán)境溫濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程：現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)學(xué)院：信息工程學(xué)院專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)號(hào): xxxxxxxxxx姓名： XXX 老師：馮曉明 整理為word格式基于單片機(jī)環(huán)境溫濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，需要了解溫濕度等各種參數(shù)。一此對(duì)環(huán)境溫度要求比較高的場(chǎng)合，都必須嚴(yán)格的控制環(huán)境的溫度與濕度，讓其保持在一定的范圍內(nèi)。本次設(shè)計(jì)選用的溫濕度傳感器為DHT11,時(shí)間處理芯片為DS1302,采用AT89S52作為系統(tǒng)的控制核心，4位7段數(shù)碼管作為系統(tǒng)的顯示，并有報(bào)警電路，當(dāng)系統(tǒng)超過設(shè)定的溫度范圍時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警。用戶可以通過按鍵自行設(shè)定報(bào)警溫度的范圍。關(guān)鍵字：溫濕度傳感器DHT11AT89S52AbstractsIntheindustrialandagriculturalproductionanddailylife,needtoknowvariousparameterssuchastemperatureandhumidity.Oneoftheenvironmenttemperaturemoredemandingoccasions,mustbestrictlycontroltheenvironmenttemperatureandhumidity,letitinacertainrange.ThisdesignselectionthetemperatureandhumidityDHT11,andusethechipDS1302toprocessthetime.AsthecontrolsystemusingAT89S52devicescore,four7periodofdigitaltubeassystemshows,andhavethealarmingcircuit,whenthesystemmorethansettemperaturerange,startalarm.Theusercanthroughthekeyssetalarmtemperaturerange.Keywords:TemperatureandhumiditysensorDHT11DS1302AT89S52整理為word格式TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1緒論 1\o"CurrentDocument"溫度、濕度簡(jiǎn)介 1\o"CurrentDocument"溫度與濕度與人們?nèi)粘Ｉ畹年P(guān)系 1\o"CurrentDocument"溫濕度的行業(yè)應(yīng)用 1\o"CurrentDocument"溫濕度傳感器使用注意事項(xiàng) 2\o"CurrentDocument"二、系統(tǒng)總體方案 2\o"CurrentDocument"系統(tǒng)總體方案原理框圖 2\o"CurrentDocument"系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介 3\o"CurrentDocument"三、硬件電路設(shè)計(jì) 4\o"CurrentDocument"電源電路設(shè)計(jì) 4\o"CurrentDocument"單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6\o"CurrentDocument"顯示電路設(shè)計(jì) 8\o"CurrentDocument"溫濕度傳感器電路設(shè)計(jì) 11\o"CurrentDocument"DS1302電路設(shè)計(jì) 13\o"CurrentDocument"按鍵輸入電路設(shè)計(jì) 15\o"CurrentDocument"報(bào)警電路設(shè)計(jì) 17\o"CurrentDocument"四、程序設(shè)計(jì) 18\o"CurrentDocument"系統(tǒng)程序流程圖 18\o"CurrentDocument"DHT11程序設(shè)計(jì) 19\o"CurrentDocument"DS1302程序設(shè)計(jì) 20\o"CurrentDocument"五、系統(tǒng)仿真與調(diào)試 22\o"CurrentDocument"protues簡(jiǎn)介 22\o"CurrentDocument"DHT11仿真圖 23\o"CurrentDocument"口51302仿真 24\o"CurrentDocument"六、數(shù)據(jù)的獲取與分析 25\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 25實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 25\o"CurrentDocument"溫度特性研究 26溫度特性研究 28七、結(jié)論 301緒論溫度、濕度簡(jiǎn)介由于溫度與濕度不管是從物理量本身還是在實(shí)際人們的生活中都有著密切的關(guān)系，所以溫濕度一體的傳感器就會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生。溫濕度傳感器是指能將溫度量和濕度量轉(zhuǎn)換成容易被測(cè)量處理的電信號(hào)的設(shè)備或裝置。市場(chǎng)上的溫濕度傳感器一般是測(cè)量溫度量和相對(duì)濕度量。溫度：度量物體冷熱的物理量，是國(guó)際單位制中7個(gè)基本物理量之一。在生產(chǎn)和科學(xué)研究中，許多物理現(xiàn)象和化學(xué)過程都是在一定的溫度下進(jìn)行的，人們的生活也和他密切相關(guān)。濕度：濕度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系,但用數(shù)量來進(jìn)行表示較為困難。對(duì)濕度的表示方法有絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)、濕氣與干氣的比值（重量或體積）等等。日常生活中最常用的表示濕度的物理量是空氣的相對(duì)濕度。用％RH表示。在物理量的導(dǎo)出上相對(duì)濕度與溫度有著密切的關(guān)系。一定體積的密閉氣體，其溫度越高相對(duì)濕度越低，溫度越低，其相對(duì)濕度越高。其中涉及到復(fù)雜的熱力工程學(xué)知識(shí)。溫度與濕度與人們?nèi)粘Ｉ畹年P(guān)系冬天溫度為18至25℃，濕度為30%至80%；夏天溫度為23至28℃，濕度為30%至60%。在此范圍內(nèi)感到舒適的人占95%以上。在裝有空調(diào)的室內(nèi)，室溫為19至24℃，濕度為40%至50%時(shí)，人會(huì)感到最舒適。如果考慮到溫、濕度對(duì)人思維活動(dòng)的影響，最適宜的室溫度應(yīng)是工作效率高。18℃，濕度應(yīng)是40%至60%，此時(shí)，人的精神狀態(tài)好，思維最敏捷。溫濕度的行業(yè)應(yīng)用食品行業(yè)：溫濕度對(duì)于食品儲(chǔ)存來說至關(guān)重要，溫濕度的變化會(huì)帶來食物變質(zhì)，引發(fā)食品安全問題溫濕度的監(jiān)控有利于相關(guān)人員進(jìn)行及時(shí)的控制。檔案管理：紙制品對(duì)于溫濕度極為敏感，不當(dāng)?shù)谋４鏁?huì)嚴(yán)重降低檔案保存年限利用如LTM8901系列+LTM8662+LTM8520即可組成環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，配上排風(fēng)機(jī)，除濕器，加熱器，即可保持穩(wěn)定的溫度，避免蟲害，潮濕等問題。溫室大棚：植物的生長(zhǎng)對(duì)于溫濕度要求極為嚴(yán)格，不當(dāng)?shù)臏貪穸认?，?/p>

物會(huì)停止生長(zhǎng)、甚至死亡利用LTM8901C+LTM85202，配合氣體傳感器，光照傳感器等可組成一個(gè)數(shù)字化大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，控制農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的相關(guān)參數(shù)，從而使大棚的效率達(dá)到極致。動(dòng)物養(yǎng)殖：各種動(dòng)物在不同的溫度下會(huì)表現(xiàn)出不同的生長(zhǎng)狀態(tài)，高質(zhì)高產(chǎn)的目標(biāo)要依靠適宜的環(huán)境來保障。藥品儲(chǔ)存：根據(jù)國(guó)家相關(guān)要求，藥品保存必須按照相應(yīng)的溫濕度進(jìn)行控制。根據(jù)最新的GMP認(rèn)證，對(duì)于一般的藥品的溫度存儲(chǔ)范圍為0-30℃。煙草行業(yè)：煙草原料在發(fā)酵過程中需要控制好溫濕度，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境方便的情況下可利用LTM8590等無線溫濕度傳感器監(jiān)控溫濕度，在環(huán)境復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)，可利用RS-485等數(shù)字量傳輸?shù)腖TM8901c進(jìn)行檢測(cè)控制煙包的溫濕度，避免發(fā)生蟲害，如果操作不當(dāng)，則會(huì)造成原料的大量損失。工控行業(yè)：主要用于暖通空調(diào)、機(jī)房監(jiān)控等。樓宇中的環(huán)境控制通常是溫度控制，對(duì)于用控制濕度達(dá)到最佳舒適環(huán)境的關(guān)注日益增多。溫濕度傳感器使用注意事項(xiàng)濕度傳感器是非密封性的，為保護(hù)測(cè)量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，應(yīng)盡量避免在酸性、堿性及含有機(jī)溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環(huán)境中使用。為正確反映欲測(cè)空間的濕度，還應(yīng)避免將傳感器安放在離墻壁太近或空氣不流通的死角處。如果被測(cè)的房間太大，就應(yīng)放置多個(gè)傳感器。有的濕度傳感器對(duì)供電電源要求比較高，否則將影響測(cè)量精度?；蛘邆鞲衅髦g相互干擾，甚至無法工作。使用時(shí)應(yīng)按照技術(shù)要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。傳感器需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸時(shí)，要注意信號(hào)的衰減問題。當(dāng)傳輸距離超過200m以上時(shí)，建議選用頻率輸出信號(hào)的濕度傳感器。在實(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時(shí)間一長(zhǎng)，電子式濕度傳器會(huì)產(chǎn)生老化，精度下降，電子式濕度傳器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情況下，生產(chǎn)廠商會(huì)標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時(shí)間為1年或2年，到期需重新標(biāo)定。2系統(tǒng)總體方案2.1系統(tǒng)總體方案原理框圖數(shù)碼管顯示DHT11DS1302報(bào)警按鍵輸入圖2-1系統(tǒng)原理框圖2.2系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介該系統(tǒng)要以為89S52單片機(jī)為控制核心，讀取溫濕度傳感器DHT11的值和DS1302的值再對(duì)其進(jìn)行處理，并顯示。按鍵輸入溫濕度的范圍，如果溫濕度傳感器檢測(cè)得的值超過了按鍵輸入設(shè)定的范圍，就啟動(dòng)報(bào)警。以保持環(huán)境的溫度在一定的范圍。其中系統(tǒng)電源為正5V供電。3硬件電路設(shè)計(jì)3.1電源電路設(shè)計(jì)供電電路采用的是直流線性穩(wěn)壓器組成。一般直流穩(wěn)壓電源的組成如下圖：電子設(shè)備的直流穩(wěn)壓一般是由交流電網(wǎng)供電，經(jīng)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)變成穩(wěn)定的直流電，如圖2-1所示就是直流穩(wěn)壓電源的組成框圖。圖3-1電源電路設(shè)計(jì)圖圖3-2直流穩(wěn)壓電源框圖直流穩(wěn)壓電源由變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓電路4部分組成。各部分作用如下：變壓：將電網(wǎng)供電的220V交流電壓通過變壓器或其它電路變換成所需要的交流電壓。整流：將正弦交流電變成單方向脈動(dòng)直流電，電路一般由二極管構(gòu)成。濾波：將脈動(dòng)的直流電變成脈動(dòng)很小的平直的直流電，電路一般由電容、電感及電阻元件構(gòu)成。穩(wěn)壓：一般由穩(wěn)壓管、三極管或穩(wěn)壓器構(gòu)成電路，進(jìn)一步減少直流電源的脈動(dòng)，并保證輸出的直流電壓在交流電壓或負(fù)載變動(dòng)時(shí)能基本保持穩(wěn)定。三端集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓直流穩(wěn)壓電源電路。圖中CW7812為輸出+12V的三端集成穩(wěn)壓器，該電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出電壓穩(wěn)定的特點(diǎn)。集成穩(wěn)壓器是將取樣電路、基準(zhǔn)電路、比較放大電路、調(diào)整電路、啟動(dòng)電路和保護(hù)電路集成在一個(gè)硅片上的穩(wěn)壓電路。它體積小、重量輕、價(jià)格低廉，具有使用方便、功能體系完整、保護(hù)功能健全、工作安全可靠的特點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。集成穩(wěn)壓器的種類很多，其中以三端集成穩(wěn)壓器應(yīng)用最為普遍，三端集成穩(wěn)壓器又分為固定式和三端可調(diào)式兩種。。圖3-3三端穩(wěn)壓器應(yīng)用電路圖中C1的作用是旁路高頻干擾信號(hào)，在輸入線路較長(zhǎng)時(shí)抵消線路產(chǎn)生的電感效應(yīng)，防止電路形成自激振蕩；C2的作用是消除負(fù)載電流躍變時(shí)引起輸出電壓的較大波動(dòng)。接線時(shí)，應(yīng)使C1和C2盡量靠近穩(wěn)壓器，引腳不能接錯(cuò)，公共端不能懸空，以免損壞變壓器。二極管的選用:在半波整流電路中，二極管的電流與負(fù)載的電流相等，即TOC\o"1-5"\h\zID=I0 （3-1）所以在選用二極管時(shí)，二極管的最大整流電流^應(yīng)大于負(fù)載電流I0。二極管在電路中承受的最高反向電壓4max為交流電壓的最大值，即UR=U2=、.'2U2 （3-2）所以，二極管的最高反向工作電壓URM應(yīng)大于Ur。所以我們選用1A/100V的整流橋。 max3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要采用AT89C51單片機(jī)，AT89C51是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89C51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、有效的解決方案。AT89C51具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89C51可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。VCC—AlS2JOIsw-ini_r%PIO VCCP1.1(T2EX) POOPl.2 PO1Pl.3 P0,2Pl.4 P03整理為word格式 PO」P1.6(NHSO) PO產(chǎn)Pl.^(SCK) P0.6RESET P07P3.0(RXD) ,EAFTPP3.1(TXD)ALEVRO3P3aLiNTQ】 TSEN39a338b437cF1.436dL635eJ73df833 &g久 dp10Kio匕_JOI”"圖3-4單片機(jī)最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)構(gòu)成的基本條件是:.電源89S52單片機(jī)的電壓為4.0V-5.5V。我們采用電腦的USB進(jìn)行供電，電腦以及手機(jī)充電器一般輸出電壓為5V,可以為單片機(jī)正常供電。.晶振晶振結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。本系統(tǒng)主要采用的是12M晶振，配合2個(gè)30pF的電容構(gòu)成晶體振蕩電路。3復(fù)位為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位，復(fù)位電路通過電容加給RST端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著Vcc對(duì)電容的充電過程而逐漸回落，即RST端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位，則程序計(jì)數(shù)器PC將得不到一個(gè)合適的初值，因此，CPU可能會(huì)從一個(gè)未被定義的位置開始執(zhí)行程序。3.3顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路主要采用4位共陽(yáng)8段數(shù)碼管，采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示。其原理圖如下所示。數(shù)碼管主要有共陽(yáng)、和共陰兩種類型。在這里我們先用的是共陽(yáng)數(shù)碼管，主要是由于單片機(jī)I/0的驅(qū)動(dòng)能力有限，無法直接驅(qū)動(dòng)4位8段數(shù)碼管，所以必須采用共陽(yáng)的數(shù)碼管，并接上四個(gè)三極極管8550。此處三極管主要起開關(guān)作用。控制數(shù)碼管的哪一位導(dǎo)通。在實(shí)際的單片機(jī)系統(tǒng)中，往往需要多位顯示。動(dòng)態(tài)顯示是一種最常見的多位顯示方法，應(yīng)用非常廣泛。用數(shù)碼管顯示信息時(shí)，由于每個(gè)數(shù)碼管至少需要8個(gè)I/O口，如果需要多個(gè)數(shù)碼管，則需要太多I/O口，而單片機(jī)的I/O口是有限的。在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用動(dòng)態(tài)顯示的方式解決此問題。所有數(shù)碼管的段選全部連接在一起，如何能顯示不同的內(nèi)容呢？動(dòng)態(tài)顯示是多個(gè)數(shù)碼管，交替顯示，利用人的視覺暫留作用使人看到多個(gè)數(shù)碼管同時(shí)顯示。在編程時(shí)，需要輸出段選和位選信號(hào)，位選信號(hào)選中其中一個(gè)數(shù)碼管，然后輸出段碼，使該數(shù)碼管顯示所需要的內(nèi)容，延時(shí)一段時(shí)間后，再選中另一個(gè)數(shù)碼管，再輸出對(duì)應(yīng)的段碼，高速交替。在動(dòng)態(tài)顯示程序中，各個(gè)位的延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短是非常重要的，如果延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，則會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象；如果延時(shí)時(shí)間太短，則會(huì)出現(xiàn)顯示暗且有重影。以前在學(xué)習(xí)單片機(jī)時(shí)，寫程序由于沒有控制好延時(shí)的時(shí)間，導(dǎo)致數(shù)碼管顯示有重影，后面經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試，發(fā)現(xiàn)當(dāng)延時(shí)的時(shí)間取到1-3ms時(shí)，數(shù)碼管重影與閃爍現(xiàn)象消失。所以在處理數(shù)碼管的程序時(shí)，應(yīng)該把各個(gè)位的延時(shí)設(shè)置成2ms。這樣才能讓數(shù)碼管顯示清楚。8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極共同接到正電源上，陰極接到單片機(jī)。單片機(jī)正常工作時(shí)，給接單片機(jī)的I/O口置低電平假如數(shù)碼管全亮?xí)r，即8個(gè)作時(shí)，給接單片機(jī)的I/O口置低電平假如數(shù)碼管全亮?xí)r，即8個(gè)LED全亮Imax=4X8X『32上發(fā)光二極管亮，顯示管上面顯示出數(shù)字。這時(shí)的電流可達(dá)（公式一）一般LED正常工作時(shí)的電流為3mA.所以最大驅(qū)動(dòng)電流為I=4X8XI=32I=32X3=96mA （公式二）max LED LED而我們所選用的單片機(jī)無法提供96mA的驅(qū)動(dòng)電流，所以此處不能用共阻數(shù)碼管。必須用共陽(yáng)的數(shù)碼管。數(shù)碼管限流電阻計(jì)算靜態(tài)驅(qū)動(dòng)就是給單獨(dú)每4位數(shù)碼管中的每一位供電。這樣每個(gè)LED都有足夠的電流，亮度也相應(yīng)的比較高。動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)就是把本來供給一個(gè)LED燈的電流，同時(shí)分給了N個(gè)燈，所以它的亮度會(huì)有所降低。當(dāng)然在同時(shí)供給兩個(gè)led燈電流時(shí)不是平均的分配電流，而是電流不斷地在兩led間掃描，其掃描頻率達(dá)到了每秒鐘100次，也就是說電流在1/100秒內(nèi)是供個(gè)其中一個(gè)led，在下一1/100秒內(nèi)是供給了另一個(gè)led。其實(shí)這兩個(gè)led是在不斷的亮滅，只是人眼的視覺暫留效果讓我們察覺不到它們?cè)诓粩嗟牧翜纾灰獟呙桀l率達(dá)到了每秒64次以上，人眼就分辨不出來了。由上面的分析可以得到限流電阻R的值R二U-ULED?1N（公式三）若我們想讓這個(gè)4位數(shù)碼管的每位工作時(shí)的電流I向?yàn)?mA.Uled為正常工作時(shí)的電壓取1.7V。則我們可以得出限流電阻的取值為"0 "5—1.71 -R=?—二103.125x100Q0.0084（公式四）所以我們選取100歐的限流電阻。這樣4位中的每一位工作時(shí)的電流約為8mA.在保證LED能亮的同時(shí)不會(huì)被燒壞。3.4溫濕度傳感器電路設(shè)計(jì)溫濕度傳感器DHT11簡(jiǎn)介：DHT11數(shù)字溫濕度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)用專用數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫度傳感器技術(shù)。產(chǎn)品特性濕溫度傳感器的一體化結(jié)構(gòu)能相對(duì)的同時(shí)對(duì)相對(duì)濕度和溫度進(jìn)行測(cè)量。數(shù)字信號(hào)輸出，從而減少用戶信號(hào)的預(yù)處理負(fù)擔(dān)。.單總線結(jié)構(gòu)輸出有效的節(jié)省用戶控制器的I/O口資源。并且，不需要額外電器元件。.獨(dú)特的單總數(shù)據(jù)傳輸線協(xié)議使得讀取傳感器的數(shù)據(jù)更加便捷。全部校準(zhǔn)。.編碼方式為8位二進(jìn)制數(shù)。40bit二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出。其中濕度整數(shù)部分占1Byte，小數(shù)部分1Byte；溫度整數(shù)部分1Byte，小數(shù)部分1Byte。其中，濕度為高16位。最后1Byte為校驗(yàn)和。.卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，超低功耗。4引腳安裝，超小尺寸。.各型號(hào)管腳完全可以互換。測(cè)量濕度范圍從20%RH到90%RH；測(cè)量溫度范圍從0℃到50℃。.適用范圍包括恒濕控制，消費(fèi)家電類產(chǎn)品，溫濕度計(jì)等領(lǐng)域。J2DHT11I-4.7KR12P1010011F圖3-8溫濕度檢測(cè)電路上圖所示為溫濕度傳感器DHT11的應(yīng)用電路，其中1腳接到電源端，二腳接單片機(jī)的I\O口，三腳為空腳，4腳接地。DHT11的供電電壓為3.5~5.5V。傳感器上電后，要等待1s以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間不要發(fā)送任何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個(gè)100nF的電容，用以去耦濾波。DHT11數(shù)字濕溫度傳感器連接電路簡(jiǎn)單，只需要占用控制器一個(gè)I/O口即可完成上下位的連接。另外，建議連接線長(zhǎng)度短于20時(shí)用5K上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。DS1302電路設(shè)計(jì)DS1302時(shí)鐘芯片簡(jiǎn)介DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，可以通過串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的信息，每個(gè)月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過AM/PM標(biāo)志位決定采用24或12小時(shí)時(shí)間格式。DS1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需三根I/O線:復(fù)位（RST）、I/O數(shù)據(jù)線、串行時(shí)鐘（SCLK）。時(shí)鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá)31字節(jié)的字符組方式通信。DS1302工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)，功耗小于1mW。DS1302的引腳結(jié)構(gòu)DS1302圖3-9DS1302引腳結(jié)構(gòu)DS1302含充電電路，可以對(duì)作為后備電源的可充電電池充電，并可選擇充電使能和串入的二極管數(shù)目，以調(diào)節(jié)電池充電電壓。DS1302的工作原理:DS1302工作時(shí)為了對(duì)任何數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行初始化，需要將復(fù)位腳（RST）置為高電平且將8位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘（SCLK）的上升沿串行輸入，前8位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時(shí)鐘周期，讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，寫操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為8+8（8位地址+8位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為8加最多可達(dá)248的數(shù)據(jù)。DS1302硬件電路設(shè)計(jì)圖3-10DS1302硬件電路設(shè)計(jì)圖3-10中，其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768KHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。區(qū)51輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RSTS置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電動(dòng)行時(shí)，在Vcc大于等于2.5V之前，RST必須保持低電平。若其中有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平，I/0為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向）。SCLK始終是輸入端。按鍵輸入電路設(shè)計(jì)按鍵電路主要采用了點(diǎn)觸式的機(jī)械按鈕，此種按鍵在按下時(shí)會(huì)有抖動(dòng)現(xiàn)像，所以在設(shè)計(jì)電路時(shí)，在按按鍵上面加了一個(gè)電容，當(dāng)按下按鍵時(shí)對(duì)此電容充電，只有在電容充滿電時(shí)，連接到單片機(jī)的I\O口的電平才會(huì)變化。避免了按鍵的抖動(dòng)。圖3-11按鍵輸入電路按鍵抖動(dòng)現(xiàn)象不管是按鈕開關(guān)還是閘刀開關(guān)，在操作時(shí)，并不是想像中的那么理想。實(shí)際上，操作開關(guān)時(shí)會(huì)有很多不確定狀態(tài)，也就是噪聲。在此將介紹開關(guān)操作的實(shí)際狀態(tài)，以及防止不確定狀態(tài)的對(duì)策。圖3-12電路的抖動(dòng)圖中所示，這種非預(yù)期狀態(tài)稱為抖動(dòng)而這種忽高忽低的情況就是噪聲。按鍵抖動(dòng)消除如果要避免這種抖動(dòng)現(xiàn)象，可以利用一個(gè)簡(jiǎn)單的RC電路來抑制。開關(guān)第一次接觸時(shí)即將電容短路，使電容快速度充放電(放電電阻為0)，電容兩端電壓迅速為0；開關(guān)彈回(開路)時(shí)，整個(gè)電路形成RC充路，其時(shí)間常數(shù)為RC，電容兩端的電壓VC為VC=VCCX(1—e-1/RC)公式6通常低電平可以定義為0.3XVCC以下，如果電容兩端的電壓主Vc低于0.3XVcc,即可視為低電平，而抖動(dòng)的效應(yīng)自然消失，因?yàn)榇耍De-t/RC<0.3,兩邊減1可得一e-t/RC<-0.7再把兩邊改號(hào)，小于變大于，即—RC>0.7.兩邊取對(duì)數(shù)可得。-t/RC>ln0.7=-0.035 公式8抖動(dòng)的時(shí)間約在10ms到20ms之間，以10ms為例，若我們選取R=10K,則0(1X10-6)/0.0357七2.8uF 公式9故我們選取相近的3.3uF電容。軟件抖動(dòng)消除硬件去抖動(dòng)會(huì)增加電路的成本，而我們只要在軟件上下點(diǎn)功夫，可以避開那10-20ms的抖動(dòng)。我們通常只要在讀入第一個(gè)狀態(tài)的輸入信號(hào)時(shí)即執(zhí)行10-20ms的延遲函數(shù)，內(nèi)容如下Voiddebouncer(void){intifor(i=0;i<2400;i++);}采用軟件去抖動(dòng)的方式，當(dāng)按鍵比較多時(shí)，我們可以節(jié)約大量的硬件電路成本同時(shí)也可以增加系統(tǒng)的可靠性。報(bào)警電路設(shè)計(jì)BU~2ZE艮BU~2ZE艮整理為word格式圖3-13報(bào)警電路此模塊為單片機(jī)的報(bào)警提示部分，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到過超過設(shè)定值時(shí)，程序控制連接報(bào)警電路的那個(gè)引腳輸出低電平，此時(shí)三極管8550導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，提示用戶所測(cè)得的溫濕度超過了設(shè)定的范圍。4程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序流程圖超出設(shè)定范圍、理為超出設(shè)定范圍、理為，Word格式讀取DHT11DS1302值保存按鍵值圖4-1系統(tǒng)軟流程圖程序設(shè)計(jì)主要分為以下幾個(gè)子程序，DHT11數(shù)據(jù)讀取，DS1302數(shù)據(jù)讀取，數(shù)碼管顯示，按鍵輸入，報(bào)警。程序開始后，首先對(duì)各模塊進(jìn)行初始化，然后讀取按鍵數(shù)值，若此時(shí)沒有輸入數(shù)據(jù)范圍，則讀取DHT11與DS1302的數(shù)值。讀取數(shù)值之后，判斷DHT11數(shù)值的范圍是否超出設(shè)定的范圍，若沒有超出，則顯示DS1302與DHT11的數(shù)值。若超出，則啟動(dòng)報(bào)警電路。DHT11程序設(shè)計(jì)用戶主機(jī)發(fā)送一次開始信號(hào)（低電平）DHT從低速模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束（拉高）后，DHT發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，送出40bit的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號(hào)采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。注意：總線線空閑狀態(tài)為高電平，主機(jī)把總線線拉低等待DHT響應(yīng),主機(jī)把總線線拉低必須大于18毫秒，保證DHT能檢測(cè)到起始信號(hào)。DHT接收到主機(jī)的開始信號(hào)后,等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束,然后發(fā)送低電平響應(yīng)信號(hào)。主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)結(jié)束后,延時(shí)等待20-40us后，讀取DHT的回應(yīng)信號(hào)，主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可，總線線由上拉電阻拉高。1^1302程序設(shè)計(jì)NOYESDS1302在每次進(jìn)行讀、寫程序前都必須初始化，先把SCLK端置“0”，接著把RST端置“1”，最后才給予SCLK脈沖；DS1302的控制字的位7必須置1,若為0則不能把對(duì)DS1302進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。對(duì)于位6,若對(duì)程序進(jìn)行讀/寫時(shí)RAM=1，對(duì)時(shí)間進(jìn)行讀/寫時(shí)，冰=0，位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進(jìn)行讀操作時(shí)，該位為1；該位為0則表示進(jìn)行的是寫操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。S1302控制字節(jié)的高有效位（位7）必須是邏輯1,如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入口51302中，位6如果0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，位1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為0表示要進(jìn)行寫操作，位1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出整理為word格式數(shù)據(jù)輸入輸出（I/O）在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入口51302,數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。5系統(tǒng)仿真與調(diào)試protues簡(jiǎn)介Protues軟件是英國(guó)Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯.Protues軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：（1）原理布圖（2）PCB自動(dòng)或人工布線（3）SPICE電路仿真.特點(diǎn)：（1）互動(dòng)的電路仿真。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。（2）仿真處理器及其外圍電路?？梢苑抡?1系列、AVR、PIC、ARM、等常

用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Protues建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。DHT11仿真圖LCD1-LUD16L--=TB：7：--Fosu.dzsJxh!gg出 0M口=>> IEQ：山口口口口口口口口U1：：：CTAL1PDOIADDPD.1JWD1P口部口—ZTAL2PD.tftDiPDSMD5PD.WftDbRSTPD.T^DTP2IW：P2.1JMP23W10PSENP23W11ALEP241U1：：：CTAL1PDOIADDPD.1JWD1P口部口—ZTAL2PD.tftDiPDSMD5PD.WftDbRSTPD.T^DTP2IW：P2.1JMP23W10PSENP23W11ALEP241HlzEftP25^13P2.&A1iP2TJW15P1H'T2PJD-'BXDP1.1/T2KP31/TX口P12陽(yáng)-NF]P1JP3刑N(yùn)T1P1.i.陽(yáng)*711P15P3JaT1P15P3.&I.IURP1.TP3.TJRD137.另率二留:h=TE：'：7T：-；29口紀(jì)?311?擊■不■3i?壬■壬□4■53■32□21■22RP11■10b；-=TE-：rt=--■歐2.1]::■1口二..-T已仃A.■2?■困■25：：SCKDATA：-ajnI落口|??%RH*SHT11<7^=-■1口

五?1工■H■15TT7W'.U2由于protues里面沒有DHT11這個(gè)傳感器，所以我選用了與它相近的型號(hào)SHT11,SHT11與DHT11類似，只是命名不一樣。利用Protues仿真軟件，我們對(duì)溫濕度傳傳感器進(jìn)行了仿真，并在LCD1602上進(jìn)行顯示。如上圖所示。DS1302仿真52012/05/17WeekSJ22:42:234>xrw-iH1DWEOH1W1D1PD^iDZXFNL2H13HD352012/05/17WeekSJ22:42:234>xrw-iH1DWEOH1W1D1PD^iDZXFNL2H13HD3FUU4D4P05WC6piiwikRGTFDJfflDT門口昭P2.WS印ALE gra姑也網(wǎng)!ZT^15PicmPlDfRWDMlUTZKF3VTXDP12"21MinP13P3.WMni4P1.O1P15門3]FISP1TP3TAD圖5-2DS1302仿真圖上圖所示為DS1302仿真圖，仿真中由于要顯示時(shí)間和星期日期等，顯示的信息量比較大，而如果用數(shù)碼管顯示，必定很復(fù)雜，所以我們采用了LCD1602對(duì)其進(jìn)行顯示不，顯示的效果如上圖所示。系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試主要分為軟件調(diào)試與硬件調(diào)試。硬件調(diào)試：硬件調(diào)試中首先檢測(cè)電源電路，在焊接完電源電路圖后，先不通電。然后用萬(wàn)用表測(cè)電源電路中VCC與GND有沒有短路。若沒有短路，再檢測(cè)各個(gè)元件是否放置正確。若全部放置正確，通電，則各點(diǎn)的電壓是否與設(shè)計(jì)中的一致，若電壓不正常，則立即斷電，查找原因。電源電路檢測(cè)無故障之后，通電，各芯片先不裝上，測(cè)量各芯片的工作電壓否正常。若正常，則裝上芯片，再測(cè)量各點(diǎn)的電壓。在以上這些都檢測(cè)無誤后，開始寫程序，測(cè)量這些元件是否能正常工作。軟件調(diào)試：軟件調(diào)試主要根據(jù)流程圖，確定好軟件的流程。然后開始寫程序中的一些子程序。先把程序中的子程序調(diào)試通過。然后再對(duì)這些子程序進(jìn)行合并。在調(diào)試的過程中應(yīng)當(dāng)分步合并程序，不可一下子將全部程序合并在一起調(diào)試。在完成程序后，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。6數(shù)據(jù)的獲取與分析6.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)對(duì)冰水混合物和沸水進(jìn)行溫度測(cè)量;(2)溫度范圍控制在室溫到100℃之間?；趯?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)給出該器件的電阻溫度曲線，并研究溫度系數(shù)隨溫度的變化關(guān)系;(3)用類似的方法研究電阻溫度關(guān)系，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)尋找實(shí)驗(yàn)室提供的器件的電阻溫度關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式，并研究其溫度系數(shù)。6.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論6.2.1測(cè)量觀察電阻關(guān)于溫度的函數(shù)關(guān)系式，發(fā)現(xiàn)電阻與溫度近似成線性關(guān)系。因此，將其分別浸入冰水混合物和沸水中，讀出測(cè)得的溫度，完成測(cè)量溫度與實(shí)際溫度之間的換算。經(jīng)測(cè)量，有如下結(jié)果：

實(shí)際溫度/C0100測(cè)溫元件示數(shù)/C1.3溫度特性研究改變溫度，測(cè)量電阻變化，得到如下數(shù)據(jù)：/T外T/KR/患/25.625.51298.664.5458.42183.348330.030.13303.283.8448.25433.297335.035.38308.533.1708.06153.241240.040.63313.782.6407.87853.187045.045.88319.032.2027.69713.134550.051.13324.281.8387.51643.083855.056.38329.531.5467.34343.034660.061.63334.781.3057.17402.987065.066.88340.031.1007.00312.940970.072.13345.280.9416.84692.896275.077.38350.530.8076.69332.852880.082.63355.780.68926.53552.810785.087.88361.030