温湿度检测仪的设计报告

1、报告成绩杯化多ft)电子电路综合实验设计报告设计题目：温湿度检测仪的设计学生姓名:学号:专业年级:指导教师:起止日期：2016年5月一2016年6月电气与信息工程学院2016年6月19日目录TOC o 1-5 h z目的与意义1设计要求1方案设计1方案一1方案二2系统硬件设计2STC89C52主控电路3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document DTH11温湿度检测电路-4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document LCD1602液晶屏显示电路5系统软件设计6主程序程序流程图6 HYPERLINK l bookm

2、ark22 o Current Document 温湿度检测程序2LCD1206显示程序9系统测试结果与分析11系统测试结果11系统结果分析11总结11参考文献11 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 附录12附录A系统实物图12附录B系统主程序12 1目的与意义温湿检测在仓库管理、生产制造、气象观测、科学研究、国防军事以及日常生活中有广泛的应用，传统的模拟式温湿度传感器一般都要设计信号调理电路并需要经过复杂的校准和标定过程，因此测量精度难以保证，且在线性度、重复度、互换性、一致性等方面往往不尽人意。由于温湿度传感器及其控制系统是20世纪90年代

3、才兴起的行业，因此利用温湿度传感器设计一款将度高、稳定性好、成本低的温湿度检测器有一定的市场前景。此单片机课程设计采用具有高精度，防干扰等优点的传感器，结合单片机技术，设计完成的温湿度检测器具有易携带、低功率等特点。克服了传统温湿度检测器需要校准的过程和精度较低的缺点。2设计要求模拟单总线协议与DTH11进行通信；LCD1602第一行显示检测的温度值：Temperature22CLCD1602第二行显示检测的湿度值：Humidity75%RH3方案设计温湿度检测器的组成部分：单片机模块温湿度桧测模块图3.1组成模块3.1方案一主控芯片采用STC89C52RC，温度传感器采用DTH11。选择该方

4、案的原因：单片机软件编程可简单地实现多数功能，自由度大，结构清晰，便于调试和维护，可读性和移植性强。并且具有体积小，搭建简单等优点。（2）STC89C52RC的应用十分广泛，相关技术的使用都很熟练，开发难度小。（3）DTH11温湿度传感器是一款含有己校准数字信号书序的温湿度复合传感器。它应用的数字采集技术和温湿度传感技术，可确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。（4）传感器包括一个电阻感湿与元件和一个NTC测温元件，因此DTH11品质卓越、响应速度快、抗干扰能力强。（5）DTH11进行温湿度检测时，在0C-50C内最高精度为5%左右，精度较高。（6）DTH11是将温度和湿度一起测量，具有

5、搭建电路简单、体积小、编程容易的有点。3.2方案二主控芯片采用MSP430F149，温度传感器采用DS18B20和一个湿度传感器相结合。选择该方案的原因：（1）MSP430F149功耗低，内部集成高速12位ADC性能强大。（2）DS18B20是数字信号输出，易于单片机处理和控制，消除了传统测量方法的许多外围电路。（3）DS18B20在0C-100C最大线性误差小于1C。（4）DS18B20的单总线数据传输方式有利于提高信号的稳定性和精度。从两种方案的综合情况来考虑，选择方案一较符合实际情况。因为本设计比较简单，不需要MSP430F149如此功能强大的单片机，并且MSP430F149成本高，是T

6、PFQ贴片封装，必须采用PCB制版，增加了开发周期。而且使用DS18B20和一个湿度传感器来测量温湿度具有电路搭建复杂，体积大，编程困难等缺点。4系统硬件设计STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8k在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KB

7、EEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外STC89X52可降至OHz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz,6T/12T可选。STC89C52RC的引脚图如下:L0TT：比402D15TT-P1.DTT2PD.O/XDOP1.1/T2EKPCU/AD1PJ.2PD.2/AD2P1.3P

8、D.3/XD3P1.4P0.*/AD4PJ.5PD.5MD5Pl.e-PD.6/XD6PL?P05/AD7P3.CUKXDP2.7/fL15P3.1/TDP2.6/A14P3.2ZINT0P2.5/43P3.3A1TT1P2.4/L32P3.4/TOP23/AHP3.5TT1P2.2/430P2.1/A9P3.7/RDP2.0/A8PSENEARSTALEVCC:KTJLLlGNDXTAL211-5二3573635343332L28272524232：23313(IS了11339图4.1STC89C52RC引脚图根据设计要求写出设计的系统硬件框图，给出如下所示的硬件结构框图:图4.2硬件结构图

9、4.1STC89C52主控电路单片机控制模块由STC89C52RC最小系统组成，其中包括单片机、晶振电路和复位电路。晶振电路由18,19引脚接入2个30pf的电容和一个11.059MHz的晶振组合而成。最小系统如图4.3所示。13rpiFlPIPIP3.WRXDru/npra.iNTorj.jmriP3.4TT0F3.yri_r3.(WWRP3.WRDXTLIXTLIWCT0.0TO.ITO.2TO.3T9.4TO.5TO.6TO.7EWFPraEN717716T2.5Pl4-F13712PLIPIOvccPQ2E22冋P30图4.3单片机最小系统DTH11温湿度检测电路DTH11具有品质卓越

10、、超快响应、抗干扰能力强、精度高、性价比极高等优点。采用单总线串行通信方式，供电电压范围为3.0V至5.5V，测量温度范围为0C至50C,湿度为20%至90%。DHT11芯片封装和管脚如图4.4所示。图4.4DTH11封装图和引脚图DTH11引脚说明，如表4.1Pin注释1VDDI供电3-5.5VDC2DATA串行数捱，苹总姜3NC空淼：谨悬空4GND接地：电源我极表4.1DTH11引脚说明DTH11的硬件设计，如图4.5所示。图4.5DTH11硬件连接图4.3LCD1602液晶屏显示电路1602采用标准的16脚接口，如图4.6所示，其中:1脚：GND为电源地2脚：VCC接5V电源正极3脚：V

11、0为液晶显示器对比调整端4脚：RS为寄存器选择端5脚：RW为读写信号线6脚：EN为使能端714脚：与单片机双向通信的8位数据端1516脚：空脚或背灯电源图4.61206硬件连接图5系统软件设计硬件设计是基于多个电路组合而成的整体，所以系统的程序设计思想也是面向各个硬件电路而设置的子程序（或者是面向各个子功能而设置的子程序），通过主程序按照一定的逻辑关系去调用它们，从而实现整个系统的功能。这样可以避免主程序代码过长，方便出错调试分析。5.1主程序程序流程图主函数主要是对系统所有硬件进行初始化让整个系统能够正常工作，具体程序执行过程见图5.1主函数流程图。图5.1主函数流程图实现主程序的关键代码如

12、下：voidmain()tem=0;hum=0;delay_ms(1000);/DTH11开始一秒有错误输出InitLcd1602();while(1)DTH11_DUSHU();Display_DTH11();delay_ms(1000);5.2温湿度检测程序温湿度检测软件设计遵循单总线协议，MCU通过时序来写入和读出DTH11中的诗句。DTH11通过如下步骤完成操作：复位、接受应答、读取ROM序列号、启动温湿度转化、等待操作完成、保持数据。流程图如5.2所示。图5.2温湿度检测软件流程图实现温湿度检测的程序如下7/*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1

13、*1*1*1*1*1*1*1*/rT*rTrTrTw初始化DTH11bitInit_DTH11()bitflag;ucharnum;DQ=0;delay_ms(19);/18msDQ=1;/20-40us34.7usfor(num=0;numv11;num+);flag=DQ;for(num=0;numv27;num+); for(num=0;num27;num+);returnflag;/TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTx读DTH11数据ucharDTH11_RD_CHAR()ucharbyte=0;ucharnu

14、m;ucharnum1;while(DQ=1);for(num1=0;num18;num1+)while(DQ=0);bytevv=l;血0gfor(num=0;DQ=1;num+);if(num#includevintrins.h/*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*/7定义区、t*K,t*k1*k1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*k1*k1*k1*TrTrTrTrTrT*rT*rT*rTx#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineLCD1602_DBP2sbi

15、tDQ=P3人7;sbitLCD1602_RS=P0A7;sbitLCD1602_RW=P0A6;sbitLCD1602_EN=P0A5;voidLcd1602_Delay1ms(uintc);voidRead_Busy();voidWrite_Cmd(unsignedcharcmd);voidWrite_Data(unsignedchardat);voidLcdSetCursor(unsignedcharx,unsignedchary);voidDisplayOneChar(ucharX,ucharY,ucharDData);voidLcdShowStr(unsignedcharx,unsi

16、gnedchary,unsignedchar*str);voidInitLcd1602();/*1602显示初始化TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxucharcodeASCII=0123456789%c;ucharcodetable0=Temperature:00;ucharcodetable1=Humidity:00;uchartem;ucharhum;voidInitLcd1602()Write_Cmd(0 x38);Write_Cmd(0 x0c);Write_Cmd(0 x06);Write_Cmd(0 x01);voidRead_Busy()unsign

17、edcharsta;LCD1602_DB=0 xff;LCD1602_RS=0;LCD1602_RW=1;doLCD1602_EN=1;sta=LCD1602_DB;LCD1602_EN=0;while(sta&0 x80);voidWrite_Cmd(ucharcmd)/写命令Read_Busy();LCD1602_RS=0;LCD1602_RW=0;LCD1602_DB=cmd;LCD1602_EN=1;LCD1602_EN=0;voidWrite_Data(uchardat)/读数据Read_Busy();LCD1602_RS=1;LCD1602_RW=0;LCD1602_DB=dat;

18、LCD1602_EN=1;LCD1602_EN=0;/TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTx/*定义显示函数*/*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*/TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxT

19、xTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxvoidLcdSetCursor(unsignedcharx,unsignedchary)unsignedcharaddr;if(y=0)addr=0 x00+x;elseaddr=0 x40+x;Write_Cmd(addr|0 x80);voidDisplayOneChar(ucharX,ucharY,ucharDData)/显示字符if(Y)X|=0X40;/Y=1显示第一行，Y=0显示第二行X|=0X80;Write_Cmd(X);/X用来选择哪一位显示字符串Write_D

20、ata(DData);/Ddata用来写数据voidLcdShowStr(unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*str)/LcdSetCursor(x,y);/当前字符坐标while(*str!=0)Write_Data(*str+);/TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxvoiddelay_ms(uintz)uintx,y;

21、for(x=z;x0;x-)for(y=114;y0;y-);/*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*/TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTx/*DTH11模块*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*

22、1*1*1*TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTx初始化DTH11/*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*/TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTx/*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1

23、*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*/TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxbitInit_DTH11()bitflag;ucharnum;DQ=0;delay_ms(19);/18msDQ=1;for(num=0;num11;num+);/20-40us34.7usflag=DQ;for(num=0;num27;num+);for(num=0;num27;num+);returnflag;读DTH11数据/*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1

24、*1*1*1*1*1*/TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxucharDTH11_RD_CHAR()ucharbyte=0;l7ucharnum;ucharnum1;while(DQ=1);for(num1=0;num18;num1+)while(DQ=0);bytevv=l;血0gfor(num=0;DQ=1;num+);if(numl0)byte|=0;elsebyte|=l;returnbyte;/TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTx

25、Tx读取DTHll温度和湿度voidDTHll_DUSHU()ucharnum;if(Init_DTHll()=0)hum=DTHll_RD_CHAR();DTHll_RD_CHAR();tem=DTHll_RD_CHAR();DTHll_RD_CHAR();DTHll_RD_CHAR();for(num=0;numl7;num+);DQ=l; /TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTx/*将检测到的数据显示模块*1*1*1*1

26、*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTx/*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*1*/TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxdisplay02=0,0;display12=0,0;voidDisplay_DTH11()display01=tem/10%10;display00=tem%10;LcdShowStr(0,0,table0);Disp