【《单片机温湿度测量系统方案设计案例概述》2600字】

单片机温湿度测量系统方案设计案例概述目录TOC\o"1-3"\h\u22056单片机温湿度测量系统方案设计案例概述 1326981.1系统总体设计 134241.2系统方案的选择 2243341.2.1单片机的选择 2279231.2.2显示器的选择 384531.2.3温湿度传感器的选择 31.1系统总体设计系统需要具备以下四项功能：（1）能够对所处环境的温湿度信息做到及时采集，通过单片机来对数据信息加以反复测验、处理以及输出显示，要能够做到对于温湿度的持续性测量；（2）要能够在超出范围时立即报警并驱动继电器工作；（3）所有的检测设备都应当具备良好的灵敏性、稳定性以及抗干扰性；（4）软件系统应当具有能够完整、全面的收集数据，对数据加以处理，操作便捷以及运行速度较快等功能。设计时需达成的技术指标：（1）测量范围。湿度20-90%RH，温度0-50℃；（2）测量精度。湿度±5%RH，温度±2℃；（3）分辨率：湿度1%RH，温度1℃。温湿度传感器能够采集到相应信号，然后再将其转化成为数字信号，接着使用单片机实行数据分析与处理工作，同时将目前温湿度显示出来。系统中涵盖的温湿度采集程序、显示程序、按键程序及主程序等。本设计能够基于按键操作，手动调控温湿度的最高和最低值。传感器把测量到的数值传递至单片机中，若是该数值超出了预设范围，则会控制蜂鸣器发出警告与启动继电器。温湿度监控系统原理图如图1.1所示。显示器显示器温湿度传感器单片机继电器电源报警器图1.1温湿度监控系统原理图1.2系统方案的选择1.2.1单片机的选择方案一：使用AT89C51单片机。其具有下述基础功能：32KB闪存，容量为512B的随机存取存储器，32位I/O线，3个16位定时器，1个六矢量两级中断体系结构、全双工串行口、片上振荡器和时钟电路。此外，该单片机是采取静态逻辑结构，能够将工作频率降低至0，同时还能够在两种软件下进行调整，以达到节电的作用。当处于空闲模式下，会将CPU停止运作，此时会依旧支持RAM、定时器、串行端口以及中断系统持续运行。在处于断电模式知识，会将RAM内容保存下来，不过会把内存振荡器冻结，且不会再使用全体其它的芯片功能，直至下一次外部中断或是硬件发生重置[3、4]。方案二：使用STC89C52单片机。其属于一种CMOS8位微控制器，是由STC公司所研发制作的，不仅功耗率较低，而且释放性能非常高，有着十分轻巧的8位CPU以及ISPFlash，能够为许多嵌入型控制系统提供高度便捷、灵活且合理的处理方案，其内部使用的为MCS-51内核，不过实行了较多的优化处理，让此芯片拥有普通51单片机所不具有的功能作用。其具有下述基础功能：8KB闪存，容量为512B的随机存取存储器、32位I/O口线，看门狗定时器（WDT），内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构，全双工串行口。此外，该单片机是采取静态逻辑结构，能够将工作频率降低至0，同时还能够在两种软件下进行调整，以达到节电的作用。其在空闲、断电模式下的运行方式与方案一中所用单片机相同。最大运行频率为35兆赫，6T/12T可选[5、6]，而且其还具有价格低廉实惠的优势。基于对本文系统中的各项技术需求与经济性的考量，最终决定选取方案二。1.2.2显示器的选择方案一：使用数码管。按照其驱动模式的差异，又可细分成静态型与动态型两种。（1）静态显示驱动其又可称作直流驱动，具体是指所有数码管的全部段码都是通过某个单片机的I/O接口实现运行，又或是利用譬如BCD码译码器来实现驱动。其所具有的优势为，编程复杂度不高，显示呈现的整体亮度较高；缺陷则是需要占用较多数量的I/O接口，在具体运用过程中必须要配置译码驱动器来辅助其实现驱动，因此使得硬件电路的复杂程度较高。（2）动态显示驱动这是单片机中运用最为普遍的一类显示形式，其主要是把全部的数码管的各个显示笔划的同名端连接成为一体，此外能够给所有数码管的公共电极增设位选通控制电路，其中位选通是通过彼此相互独立的I/O线来加以控制，在单片机将字形码输出之后，全部数码管均会收到同样的字形码信息，不过到底会是哪一个数码管来讲字形显示出来，主要是由单片机对位选通公共端电路的控制所决定，因此往往只用把需要作出显示的数码管选通控制开启，其便会显现出对应的信息，而未选通的数码管则不会亮起。利用分时轮流操控每个数码管的公共端，便能实现对每个数码管依次控制显示，这即为所谓的动态驱动。当前，由于数码管具有亮度较高、运行电压低、功耗量低、规模较小、使用寿命较长、抗冲击性强、稳定性良好等优势，因此而获得了普遍的运用，不过其在用于温湿度的显示时存在诸多不便，并且电路连线颇为复杂[7]。方案二：使用1602液晶屏。其原理为，借助液晶的物理性质，在通电之后便会进行显示，从而便能将图形显示在屏幕之中。此型号的显示屏有着质量较轻、运行电压低、功能量不高、体积规模较小、不会产生敷设、平面直角显示、画面稳定性高且不会发生闪烁等优势，此外，同时还有着可视面积较大、显示效果较佳、分辨率较高、防抗扰性能较强等特点，比较适宜运用在对于字母、数字以及符号等类型的信息的显示场景中，并且也不用拓展太多的外部电路，能够使用单片机直接实现其显示功能[8]。相较之下，方案二不仅在质量、体积以及功耗水平方面都十分突出，同时还咋电路设计上更具优势，为此最终决定选取方案二。1.2.3温湿度传感器的选择DHT11电阻式温湿度传感器：是一种已经对数字信号输出功能加以校正的复合式传感器，其融合了专门的数据采集与温湿度传感技术，能够充分保障产品具备良好的稳定运行能力与较长的使用寿命。其分别包含了一个电阻式测湿与NTC测温组件，而且和一个高性能8位单片机加以接通。所以，此产品具备十分优异的性能、快速的反应性、十分强劲的抗干扰功能，同时还在市场上同类型产品中占有性价比优势。此类传感器均会在高精度的湿度校正室内实行校正处理，处理后的参数通过程序的模式存储与OTP内存之中，当传感器在开展对于检测信号的处理操作时，便会调取使用到这些参数。其采取的为单线制串行输出接口，能够让系统集成更为看简单、迅速、便捷。由于具有体积小、低功能的特征，促使其已然成为各种不同应用场景下的最优选项，哪怕是处于十分严苛的环境下依然可发挥出不俗的应用效果[9]。产品参数：可以实现对温湿度的同时检测。对外输出的信号为数字型。

（3）采取的是单总线结构输出，能够更好的减少用户控制器对于I/O口的占用数量。（4）特殊的单总数据传输线协议使得在进行数据读取的时候更为便捷、易于操作。

（5）全部校准。采取8位二进制编码。

（6）40bit二进制数据输出。温湿度整数与小数均为