电子室温计设计与制作

电子室温计设计与制作摘要论文讨论了温度和湿度测量设计是由AT89C51和数字温湿度传感器SHT71芯片制成的，本文介绍了SHT71的结构其原理以及其应用，该基本模式的测量组成和工作的流程模块。表明该设计能够实现温湿度测量，并且实完成电子室温计的设计制作。 对于温度和湿度采集提出了设计方法，介绍了该设计的结构以及硬件和软件设计。设计以AT89C51型号单片机为核心，利用数字化微智能化传感器SHT71，用C语言实现PC软件与温度和湿度的通信以及对采集数据采集节点数据处理，存储，分析等操作。现实经验表明，该设计平稳，具有极良好的环境适应能力。关键词：AT89C51、SHT71、传感器Design and production of electronic temperature meterABSTRACTDiscussed the temperature and humidity measurement designed by AT89C52 and digital temperature and humidity sensor SHT71 chip made of, this article describes the structure of the SHT71 its principle and its application, the basic mode of measuring the composition and process modules. It shows that the design can achieve temperature and humidity measurements, and complete the electronic temperature gauge solid design.For the temperature and humidity acquisition proposed design method introduces the structure and design of the hardware and software design. Model designed to AT89C51 microcontroller as the core, the use of digital micro-intelligent sensors SHT71, to achieve PC software communicates with the temperature and humidity as well as to collect data acquisition node data processing, storage, analysis and other operations using C language. Reality Experience has shown that the smooth design, with a very good environmental adaptability.Keywords: AT89C51, SHT71, Sensors目 录第一章 绪论11.1单片机概况11.2电子室温计概况11.3设计要求1第二章设计方案论证22.1单片机芯片的选择22.2传感器的选择2第三章元器件特性33.1AT89C5233.2SHT7143.3 7seg-led5第四章硬件设计74.1电路设计框架图74.2时钟电路 74.3复位电路84.4控制模块电路94.5显示模块电路94.6主模块电路设计10第五章软件设计5.1主模块125.2显示模块135.3传感器模块15第六章仿真与调试156.1KEIL C156.2proteus156.3仿真结果15第七章总结16参考文献17附录致谢17- 第一章绪论1.1单片机概况单片机，是一个典型的嵌入式微控制器（微控制器单元），常见的英文字母缩写MCU单片机代表，SCM又称单片微控制器，它不是完成了芯片的逻辑功能，而计算机系统到单个芯片中。单片机由运算器，控制器，存储器，输入和输出设备，一个微型计算机（最小系统），和计算机的等效相比缺少一个单芯片的外围设备。广义的讲：一个芯片到计算机。它的体积小，重量轻，价格低，学习，应用和提供设施的发展。同时，学会使用单片机是了解各项原则和结构的最佳选择。它最先在工控中使用。1.2电子室温计概况温度计（湿度计）用于确定环境温度和湿度，以决定它们的生产或环境条件入仓。湿度计在工业，农业，气象学医疗，生活的其他方面都是常见的应用。从劳动力，温湿度计湿度测量的分工原则有二三十不同;但湿度测量一直是全世界知名一个问题在计量领域中温度计（温湿度计）用于确定环境温度和湿度，以判定其生产或入仓的环境条件。湿度计在工业，农业，气象，卫生，日常生活中其它方面都被普遍的应用。从分工的原则，湿度计湿度测量有二，三十种不同;但湿度测量始终是世界计量领域的著名的问题之一。1.3设计要求1用数字温度传感器SHT71实现温、湿度测量，并采用2四位7段LED数码管做为显示界面，可以实时显示当前温、湿度。2显示器件清楚明晰。3简单，且方便使用。1 -第二章设计方案论证2.1单片机芯片的选择AT89C51是一个4K字节的快闪存储器（FPEROM闪存程控和可擦只读存储器），低压，高性能的CMOS8位的微处理器，通常称为单片机。 AT89C2051是一种2K的字节微控制器的闪存可擦除可编程只读存储器。 MCU的EEPROM可擦除重复1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51指令集和输出管脚兼容。由于多功能的8位CPU和闪存结合在一个单一的芯片，ATMEL公司的AT89C51单片机是一种高效，AT89C2051是它的一个浓缩版。 AT89C51单片机许多小型系统提供了一种高的灵活性和低成本的解决方案。2.2传感器的选择温室控制中的关键在于准确的运转，故一个有效的设计，准确的温度和湿度调节装置，以提高温室的绩效先决条件。在以往的测定，耐热性和湿度传感器和其他测试的温度和湿度，输出为模拟信号，你需要的A / D变换，使得测量线路的复杂性，它带来了很大的干扰，以及数据的处理麻烦恼。为了提高测定精度，降低外部干预，智能选择SHT71数显温湿度感应芯片作为温湿度的测量。第三章元器件特性3.1AT89C51VCC：电源电压。AT89C51 GND：接地。P0口：P0口是8比特开漏输出双向输入/输出端口，每个引脚能吸附8TTL栅极电流。当P0口引脚第一次写1，它被限定为高阻抗输入。 P0可作外部的程序内容的内存，它可以定义低8位内容/地址的。当FIASH编程，P0口作为原代码输入，当FIASH检验，原代码P0输出，则P0必须连接到外部上拉电阻。P1端口：P1口为内部拉电阻器提供8位双向I/ O口，P1口接收缓冲区产出4TTL栅极电流。P1端口引脚写操作之后，被拉到里面的高，可作为输入端，P1口被外部拉低，输出电流，这是因为内部上拉电阻起见。当Flash编程和验证，P1端口地址来接收作为低八位P2端口：P2口是8位双向I/ 输出端口上的内部上拉的电阻，P2口能够接收缓冲区，产出4个TTL栅极电流，当P2口被写“1”，这是内部销上拉电阻，和作为输入。因此作为输入，P2端口引脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。外部程序存储器或16位外部数据存储器地址的访问高八位P2口输出地址使用时P2口。当给定的地址“1”，它使用内部上拉优势，当外部地址的数据存储器的8个读，写，P2，其特殊功能寄存器的输出。 P2端口在FLASH编程和校验高八位地址接收信号和控制信号。P3端口：P3端口引脚上拉8带内部双向I / O端口，能够接收输出4路TTL门极电流。如果端口P3写入“1”之后他们是拉高内部电平，及作为输入使用。而输入，将外接下拉的低电平，P3端口会输出电流（ILL），这是由于该原因的拉力。P3.0 RXDP3.1 TXDP3.2 /INT0P3.3 /INT1P3.4 T0串行输入口串行输出口外部中断0外部中断1计时器0外部输入P3.5 T1P3.6 /WRP3.7 /RD计时器1外部输入外部数据 存储器写选通外部数据 存储器读选通RST：复位输入AT89C51引脚图如图3.1 图3.1 管脚图Fig 3.1 pinout3.2SHT71温室控制中的关键在于准确的运转，故一个有效的设计，准确的温度和湿度调节装置，以提高温室的绩效先决条件。在以往的测定，耐热性和湿度传感器和其他测试的温度和湿度，输出为模拟信号，你需要的A / D变换，使得测量线路的复杂性，它带来了很大的干扰，以及数据的处理麻烦恼。为了提高测定精度，降低外部干预，智能选择SHT71数显温湿度感应芯片作为温湿度的测量。Sht71如图3.2图3.2 sht71Fig 3.2 sht713.37seg-led数码管段有两种，分别为七段LED和八段LED，八段LED比七段LED多一个以上的发光二极管单元。LED单元分成共阳极和共阴极LED数码管。共阳性数字控制指的是所有的发光二极管的阳极连接在一起，形成一个共同的阳极，同理，共阴极也是如此。其原理如下图所示：图 3.3.1数码管Fig3.3.1LED总阳性数码管应该控制公共端COM施加+5V，当一个领域的发光二极管负极低电平，在光的相应字段会被点亮。当字段负极高，对应的字段不亮。共用阴极的LED是指发光二极管负极所有捆绑在一起，以形成一个公共阴极。共阴极LED应该连接到地面COM公开极施加GND上，当一个领域的发光二极管正极是高电平，在光的相应字段点亮。反之，则不亮。图3.3.27seg-ledFig3.32 seg-led第四章硬件设计4.1电路设计框架图电路设计框架图如图4.1控制模块AT89C51主控制模块时钟电路复位电路显示模块图4.1 Fig 4.14.2时钟电路时钟电路是一个微电脑，它控制两个节奏。 CPU就是通过复杂的定时线路执行不同的指令。从下图中，能够看出微控制器许多个局部构成，每个局部之间会有联系。况且，一些部分是关于时钟电路的。在AT89C51的应用中，外部接连晶振，即可产出时钟信号。下图为时钟电路结构图及时钟电路图4.2并行口运算器片内振荡器RAM/SFREPROMROM存储器发展控制器控制器定时计数器串行口 图4.2.1 时钟电路结构图 Fig 4.2.1 Clock circuit diagram图4.2.2 时钟电路图Fig 4.2.2 clock circuit diagram 4.3复位电路重置电路，它是用于使得电路返回到电路器件，其操作原理的初始状态的方法和计算机有相同的目的，但是原则和装置不同的。为了保证电脑系统运行稳定可靠的工作电路，复位电路是首份功能复位电路的一个组成部分，是上电复位。复位电路如图4.3图4.3 复位电路图Fig4.3 reset circuit4.4控制模块电路下图为控制模块电路接线图,如图4.4: 图 4.4 接线图 Fig 4.4 wring diagram4.5显示模块电路下图为显示模块电路图,如图4.56 图4.5 显示模块电路图 Fig4.5 shows the circuit diagram4.6主模块电路设计下图为完整电路图,如图4.67图4.6 完整电路图Fig4.6 a complete circuit diagram第五章软件设计5.1主模块软件是完成测量性能的重心，需运用模块化的思路，将每个功能分成对应的程序模块。整模块分成主程序、温湿度信息收集及显示模块、声光报警模块、键盘控制模块。每个模块编成相应的子程序供主程序调用。系统流程见下图5.1：图5.1Fig5.1由此，得到初步的程序如下：void main()int（）/参数初始化函数while（1）s_measure(unsigned char*)&temp()s_measure(unsigned char*)&humi()Show_tempatureANDhumidity(temp1,humi1);5.2显示模块7seg-mpx4-ca是一个 4位的显示LED。程序大致如下：#includecode uchar tab=; code uchar tab1=;sbit WD_CS1=P20;void delay1(unsigned int i) while(i-); /将温度值输出到第一个4位7段数码管，湿度值输出到第二个4位7段数码管void Show_tempatureANDhumidity(float t,float h) uchar t_bai,t_shi,t_ge,t_xiaoshu; /温度显示用百位、十位、个位、小数点后第一位uchar h_bai,h_shi,h_ge,h_xiaoshu; /湿度显示用百位、十位、个位、小数点后第一位uint count;float t1;h_bai=(int)h)/100; h_shi=(int)h-h_bai*100)/10; h_ge=(int)h-(h_bai*100+h_shi*10); h_xiaoshu=(int)(h*10)%10;if(t0)/如果温度小于0 t1=-t;/Add by me t_shi=(int)t1)/10; t_ge=(int)t1)%10;t_xiaoshu=(int)(t1*10)%10;/t=-t;/Add by me for(count=0;count=10) /如果温度小于等于-10摄氏度，此时显示到个位，不显示小数点后的数字 else/如果温度大于-10摄氏度小于0摄氏度，此时可显示一位小数点后的数字 5.3传感器模块9程序如下：/写字节程序char s_write_byte(unsigned char value) /读字节程序char s_read_byte(unsigned char ack) /启动传输void s_transstart(void)/ generates a transmission start / _ _/ DATA: |_|/ _ _/ SCK : _| |_| |_ ; /连接复位void s_connectionreset(void)/ communication reset: DATAline=1 and at least 9 SCK cycles followed by transstart/ _ _/ DATA: |_|/ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _/ SCK : _| |_| |_| |_| |_| |_| |_| |_| |_| |_| |_| |_ /温湿度测量char s_measure(unsigned char *p_value, unsigned char *p_checksum, unsigned char mode)/ 进行温度或者湿度转换，由参数mode决定转换内容； 10/温湿度值标度变换及温度补偿void calc_sth10(float *p_humidity ,float *p_temperature) 第六章仿真与调试6.1KEIL UVISION4采用汇编语言和C语言要使用的编译器来编译程序成机器代码写入到HEX单片可执行文件被写入机器内部。KEIL uVISION SCM是在许多软件应用程序开发软件最好之一，它支持许多不同的公司MCS51体系结构的芯片，甚至是ARM其设为编辑，编译，仿真是其中之一，其界面和普遍使用的MicrosoftVC +类似的界面，人性化，易于使用，在调试器，仿真软件还具有非常强大的。因此，许多开发商与常见的应用工程师或微控制器商人，都非常喜欢它.操作方法如下：1双击桌面上KEIL uVision4图示，闪现屏幕2点击“项目新uVision项目“新建一个工程3对话框中的，选择刚刚创建的“MYTEST”夹，取了个名字来保存这个项目，不必填补后缀4出现一个弹出框，在中央处理器中按类型，我们发现，选择在“Atmel”中的AT89S51或AT89S525上面创建工程，然后开始构建源文本写或拷贝一个C程序6输入源文件名，在这里我输入“测试”，这个名字，大家能够随便命名的名字。注