設(shè)計(jì)基于PROTEUS的溫濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)基于 PROTEUS 的溫濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要溫度和濕度是兩個(gè)最基本的環(huán)境參數(shù)， 與人們的生活息息相關(guān)。 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國(guó)防、科研等部門，經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度和濕度進(jìn)行測(cè)量和控制。準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度在生物制藥、食品加工、造紙等行業(yè)更是至關(guān)重要。因此研究溫濕度的測(cè)量和控制方法具有重要的意義。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是單片機(jī)溫濕度測(cè)量和控制系統(tǒng)，通過(guò)LCD 顯示所測(cè)量的溫濕度。系統(tǒng)采用集溫濕度傳感器與A/D 轉(zhuǎn)換器于一體的 SHT11 芯片，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行處理顯示，其它模塊包括了實(shí)時(shí)時(shí)鐘 / 日期產(chǎn)生電路和超限報(bào)警處理電路，對(duì)測(cè)量的值進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和報(bào)警處理。文章介紹了基于 ATMEL 公司的AT

2、89C51 系列單片機(jī)的溫濕度實(shí)時(shí)測(cè)量與控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 包括介紹了硬件結(jié)構(gòu)原理， 并分析了相應(yīng)的軟件的設(shè)計(jì)及其要點(diǎn)， 包括軟件設(shè)計(jì)流程及其程序的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，提高了測(cè)量精度和效率。關(guān)鍵詞： AT89C51 、 SHT11 、 LCD 、 DS1302 、溫濕度控制ABSTRACTTemperature and humidity are two basic environmental parameters which are closely related to people s lives. In the industrial and agriculture produ

3、ction, meteorology, environmental protection, national defense, scientific research and other departments, we often need to measure and control the temperature and humidity of the environment. Accurate measurement of temperature and humidity in the pharmaceutical, food processing, paper making and o

4、ther sectors is essential. So the method of temperature and humidity control and measurement is of great significance.The design implementation of measurement and control temperature and humidity is MCU system, through which the temperature and humiditymeasurementLCD. System adopts settemperature an

5、d humidity sensor and A/D converter for SHT11 chip microcontroller processing,through that other modules includingreal-time display and alarm. The paper introduces the ATMEL company based on AT89C51 single-chip series of temperature and humidity measurement and control system and real-time display s

6、ystem design, including the hardware structure and principle, and the corresponding software design, including the design of the software and its key process and procedure. System structure is simple, practical, and improve the measuring precision and efficiency.Key words: AT89c51, SHT11 、 LCD 、 DS1

7、302 、 temperature and humidity control摘 要 IABSTRACT II第 1 章 緒 論 11.1 研究的目的及意義 11.2 國(guó)內(nèi)外研究情況 11.3 系統(tǒng)內(nèi)容的設(shè)計(jì) 21.3.1 系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 21.3.2 主要工作任務(wù) 21.4 方案論證 2第 2 章工具簡(jiǎn)介 42.1 C 語(yǔ)言 42.1.1 C語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn) 42.1.2 C語(yǔ)言的缺點(diǎn) 42.2 Proteus簡(jiǎn)介 42.3 Keil C51編譯器簡(jiǎn)介 52.3.1 8051開(kāi)發(fā)工具 52.3.2 uVision2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 5第 3 章硬件設(shè)計(jì) 73.1 芯片介紹 73.1.1 單片機(jī)AT

8、89C51 73.1.2 LCD 顯示 LCD1604 93.1.3 DS1302原理及應(yīng)用 113.1.4 溫濕度傳感器SHT11 153.2 模塊功能介紹 183.2.1 復(fù)位電路部分 183.2.2 DS1302時(shí)鐘電路模塊 193.2.3 SHT11傳感器模塊 193.2.4 顯示電路模塊 203.2.5 超限處理電路模塊 203.3 整體電路圖 21第 4 章軟件設(shè)計(jì) 224.1 程序框圖 224.1.1 主程序框圖 224.1.2 溫濕度采集及處理框圖 234.1.3 LCD 顯示框圖 234.2 主函數(shù)解析 24第 5 章仿真與調(diào)試 26結(jié) 論 29致 謝 30參考文獻(xiàn) 31附錄

9、 A系統(tǒng)源程序 32附錄 B系統(tǒng)原理圖 55第1章緒論1.1 研究的目的及意義溫度和濕度與人們的生活息息相關(guān)。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國(guó)防、科研等部門， 經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度與濕度進(jìn)行測(cè)量及控制。 準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度在生物制藥、 食品加工、 造紙等行業(yè)都是至關(guān)重要的。 傳統(tǒng)的溫度計(jì)是用水銀柱來(lái)顯示的，它的精確度不高，不易讀數(shù)。而采用單片機(jī)對(duì)溫濕度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高溫濕度控制的技術(shù)指標(biāo)。用LCD 來(lái)顯示溫濕度的數(shù)字看起來(lái)更加直觀。采用 SHT11 數(shù)字溫濕度傳感器作為檢測(cè)元件，能夠同時(shí)測(cè)試溫度和濕度。SHT11 傳感器可以直接讀出被測(cè)的溫濕度值。同時(shí)單片

10、機(jī)可以把測(cè)量出的數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳到計(jì)算機(jī)上， 來(lái)完成工業(yè)中的自動(dòng)控制， 給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了極大的便利。 用單片機(jī)控制的溫濕度計(jì)不僅硬件電路簡(jiǎn)單， 而且測(cè)量精度比較高。 用液晶顯示測(cè)量值看起來(lái)比較美觀。無(wú)論在日常生活中還是在工業(yè)、 農(nóng)業(yè)方面都離不開(kāi)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行溫濕度的測(cè)量。因此，研究溫濕度的測(cè)量具有非常重要的意義。1.2 國(guó)內(nèi)外研究情況測(cè)量溫濕度的關(guān)鍵是溫濕度傳感器。 過(guò)去測(cè)量溫度與濕度是分開(kāi)的。 隨著技術(shù)的進(jìn)步和人們生活的需要出現(xiàn)了溫濕度共測(cè)的傳感器。 溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了 3 個(gè)階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器、模擬集成溫度傳感器、智能集成溫度傳感器。 目前， 國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)

11、字式、 從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。溫度傳感器也是經(jīng)歷了這樣一個(gè)階段逐漸走向數(shù)字智能化。現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外用的最多的溫濕度傳感器是SHTXX 系列。 SHT11 溫濕度傳感器應(yīng)用于專利的工業(yè)COMS 過(guò)程微加工技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電容式聚合體測(cè)濕元件和一個(gè)能隙式測(cè)溫元件，并與一個(gè)14 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路在同一芯片上實(shí)現(xiàn)無(wú)縫鏈接，從而具有超快響應(yīng)，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。采用 SHT11 數(shù)字溫濕度傳感器與單片機(jī)AT89C51 相連比較容易， 而且電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單。所以，本設(shè)計(jì)以 SHT11 數(shù)字溫濕度傳感器為

12、例，介紹基于 SHT11 數(shù)字溫濕度傳感器的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)適用于人們的日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用于溫濕度的測(cè)量。1.3 系統(tǒng)內(nèi)容的設(shè)計(jì)1.3.1 系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)根據(jù)生活和一般工業(yè)環(huán)境，設(shè)計(jì)本產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)為： 測(cè)溫范圍：20 +80 C；濕度測(cè)量范圍為30 90%Rh 溫度測(cè)量精度：± 0.5 oC 濕度測(cè)量誤差： 4%Rh 可設(shè)置上、下限報(bào)警值，當(dāng)濕度溫度超限時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào) 電源工作范圍：DC4.55.5V1.3.2 主要工作任務(wù)根據(jù)本畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)際的任務(wù)要求， 選擇合適的溫濕度傳感器， 完成溫濕度的測(cè)量，并設(shè)計(jì)顯示電路模塊、時(shí)鐘電路模塊、超限處理模塊、復(fù)位電路模塊的程序。系統(tǒng)

13、開(kāi)始工作后，根據(jù)初始條件讀取濕度值和溫度值，測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，將其與設(shè)定的溫濕度值比較， 如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的溫濕度超限， 則發(fā)出報(bào)警信號(hào)， 未超限時(shí)，系統(tǒng)顯示正常的濕溫度度值。1.4 方案論證方案一：采用單總線的 DS18B20 的溫度傳感器和 HS110X 相對(duì)濕度傳感器組成測(cè)量和控制系統(tǒng)。方案二：采用集溫濕度傳感器和 A/D 轉(zhuǎn)換器于一體的 SHT11 芯片構(gòu)成溫濕度的測(cè)量和控制系統(tǒng)。由于傳統(tǒng)的模擬式溫濕度傳感器一般不僅要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路， 還要進(jìn)行復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過(guò)程， 其測(cè)量精度難以保證， 并且使用分立的溫度傳感器和濕度傳感器測(cè)量電路比較麻煩。 而 SHT11 是具有二線串行接口的單片全校

14、準(zhǔn)數(shù)字式新型相對(duì)濕度和溫度傳感器，集溫濕度傳感器和 A/D 轉(zhuǎn)換器于一體，可用來(lái)測(cè)量相對(duì)濕度、溫度和露點(diǎn)等參數(shù)，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及全互換的特點(diǎn)，使用起來(lái)比較方便，且電路簡(jiǎn)單。該傳感器將CMOS 芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)融合， 為開(kāi)發(fā)高集成度、 高精度、 高可靠性的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)提供了解決方案。因此本設(shè)計(jì)采用方案二。本設(shè)計(jì)核心部件為 AT89C51 ，信號(hào)采集及處理部分由 SHT11 構(gòu)成，進(jìn)入單片機(jī)經(jīng)處理后通過(guò)LCD1604顯示溫濕度，信號(hào)顯示采用的液晶屏為5X7點(diǎn)陣，一行可顯示16 字，四行。其他組成部分為實(shí)時(shí)時(shí)鐘發(fā)生電路，產(chǎn)生與現(xiàn)在相同的時(shí)間和具體日期，通過(guò)LCD16

15、04 液晶模塊顯示。在軟件設(shè)計(jì)部分有對(duì)測(cè)量的溫濕度進(jìn)行上下值的設(shè)定，當(dāng)測(cè)量超過(guò)限定值 時(shí)，通過(guò)超限報(bào)警處理電路對(duì)其進(jìn)行處理， 分別顯示不同的二極管燈亮， 蜂鳴器 產(chǎn)生長(zhǎng)鳴。硬件中包括一個(gè)開(kāi)關(guān)，為復(fù)位開(kāi)關(guān)。開(kāi)機(jī)后，所有器件初始化，DS1302產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)間和日期，溫濕度傳感器 SHT11開(kāi)始進(jìn)行溫濕度測(cè)量和計(jì)算，最后 通過(guò)兩個(gè)LCD液晶顯示器顯示結(jié)果。在測(cè)量結(jié)果中有超過(guò)設(shè)定的溫濕度上下限 的，通過(guò)超限模塊做出反應(yīng)。電路主要包括了 AT89C51控制模塊、SHT11溫濕度測(cè)量模塊、DS1302 時(shí)間模塊、LCD顯示模塊、超限處理模塊。其他是一些附件，比如復(fù)位、品振 電路。圖1.1整體電路框圖第 2

16、章 工具簡(jiǎn)介系統(tǒng)單片機(jī)代碼采用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)，并用 Keil 軟件檢查程序有無(wú)錯(cuò)誤，在Proteus 仿真軟件上進(jìn)行仿真。2.1 C 語(yǔ)言2.1.1 C 語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)C 語(yǔ)言的運(yùn)算符豐富，它包括的范圍相當(dāng)廣泛，使得 C 語(yǔ)言的運(yùn)算類型極其豐富，并且表達(dá)方式的類型多樣化，能夠?qū)崿F(xiàn)在高級(jí)語(yǔ)言中不能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算，它有 32 個(gè)關(guān)鍵字， 9 種控制語(yǔ)句。和匯編語(yǔ)言一樣，它能夠?qū)ξ?，字?jié)和地址進(jìn)行操作； 數(shù)據(jù)類型很豐富， 能實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型， 同時(shí)還加入了指針的概念，使得效率更高，同時(shí)支持圖形編輯，以及多種顯示器等；它所應(yīng)用的結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言，這種方式會(huì)讓程序有層次，一目了然，同時(shí)語(yǔ)法顯示不嚴(yán)格，設(shè)計(jì)自由度

17、高； C 語(yǔ)言提供給用戶的方式是一函數(shù)的形式， 它們可以方便調(diào)用， 使得程序完全結(jié)構(gòu)化；地址的訪問(wèn)上，能夠訪問(wèn)物理地址，對(duì)硬件進(jìn)行直接操作；適用范圍廣，能夠適用于多種操作，例如： DOS 、 UNIX 等，同時(shí)適用于多種機(jī)型。2.1.2 C 語(yǔ)言的缺點(diǎn)它的缺點(diǎn)主要是數(shù)據(jù)封裝的安全性不高， 因此這一點(diǎn)也成為了 C 語(yǔ)言和 C+另一方面由于語(yǔ)法以及變量的類型沒(méi)有嚴(yán)格限制， 也造成了較低的安全性，再者從應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)，它比較其他的高級(jí)語(yǔ)言來(lái)說(shuō)較為難以掌握。2.2 Proteus 簡(jiǎn)介Proteus 軟件是來(lái)自英國(guó) Labcenter electronics 公司的 EDA 工具軟件，Proteus 軟

18、件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它 EDA 工具一樣的原理布圖、PCB 自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是， 他的電路仿真是互動(dòng)的， 針對(duì)微處理器的應(yīng)用， 還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試， 如有顯示及輸出， 還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等。Proteus 組合了高級(jí)原理布圖、混合模式 SPICE 仿真 ,PCB 設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 此系統(tǒng)受益于15 年來(lái)的持續(xù)開(kāi)發(fā) ,被電子世界在其對(duì)PCB 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較文章中評(píng)為最好產(chǎn)品 “The Route to PC

19、B CAD ”。 Proteus 產(chǎn)品系列也包含了革命性的 VSM技術(shù) ,用戶可以對(duì)基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 LED/LCD 、鍵盤(pán)、RS232 終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。其功能模塊:一個(gè)易用而又功能強(qiáng)大的ISIS 原理布圖工具； PROSPICE 混合模型 SPICE 仿真； ARES PCB 設(shè)計(jì)。PROSPICE 仿真器的一個(gè)擴(kuò)展PROTEUS VSM: 便于包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真。 此外， 還可以結(jié)合微控制器軟件使用動(dòng)態(tài)的鍵盤(pán) ,開(kāi)關(guān)，按鈕， LEDs 甚至 LCD 顯示 CPU 模型。 支持許多通

20、用的微控制器，如 PIC, AVR, HC11以及8051.最新支 持 ARM 交互的裝置模型包括：LED和LCD顯示，RS232終端，通用鍵盤(pán)，I2C , SPI 器件 強(qiáng)大的調(diào)試工具，包括寄存器和存儲(chǔ)器，斷點(diǎn)和單步模式 IAR C-SPY 和Keil uVision2等開(kāi)發(fā)工具的源層調(diào)試 應(yīng)用特殊模型的DLL界面-提供有關(guān)元件庫(kù)的全部文件最新版支持非常豐富仿真元件共7000 多種， 還有很多第三方模型。 如 MMC卡，以太網(wǎng)卡， ATA 硬盤(pán)，麥克風(fēng)，等等。2.3 Keil C51 編譯器簡(jiǎn)介2.3.1 8051 開(kāi)發(fā)工具KEIL C51 標(biāo)準(zhǔn) C 編譯器為 8051 微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提

21、供了 C 語(yǔ)言環(huán)境 ,同時(shí)保留了匯編代碼高效,快速的特點(diǎn)。 C51 編譯器的功能不斷增強(qiáng)，使你可以更加貼近 CPU 本身，及其它的衍生產(chǎn)品。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。 uVision2 IDE 可為它們提供單一而靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境。2.3.2 uVision2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 項(xiàng)目管理工程 (project) 是由源文件、 開(kāi)發(fā)工具選項(xiàng)以及編程說(shuō)明三部分組成的。 一個(gè)單一的 uVision2 工程能夠產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)程序。 產(chǎn)生目標(biāo)程序的源文件構(gòu)成“組” 。開(kāi)發(fā)工具選項(xiàng)可以對(duì)應(yīng)目標(biāo)，組或單個(gè)

22、文件。uVision2 包含一個(gè)器件數(shù)據(jù)庫(kù)(device database) ，可以自動(dòng)設(shè)置匯編器、編譯器、連接定位器及調(diào)試器選項(xiàng)，來(lái)滿足用戶充分利用特定微控制器的要求。此數(shù)據(jù)庫(kù)包含：片上存儲(chǔ)器和外圍設(shè)備的信息，擴(kuò)展數(shù)據(jù)指針(extra datapointer) 或者加速器(math accelerator) 的特性。uVision2 可以為片外存儲(chǔ)器產(chǎn)生必要的連接選項(xiàng)：確定起始地址和規(guī)模。 編輯器和調(diào)試器uVision2 編輯器包含了所有用戶熟悉的特性。彩色語(yǔ)法顯像和文件辯識(shí)都對(duì) C 源代碼進(jìn)行和優(yōu)化?？梢栽诰庉嬈鲀?nèi)調(diào)試程序，它能提供一種自然的調(diào)試環(huán)境，使得可以更快速地檢查和修改程序。 C5

23、1 編譯器KEIL C51 編譯器在遵循ANSI 標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)， 為 8051 微控制器系列特別設(shè)計(jì)。語(yǔ)言上的擴(kuò)展能讓用戶使用應(yīng)用中的所有資源。1 ) 存儲(chǔ)器和特殊功能寄存器的存取C51 編譯器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)8051 系列所有資源的操作。 SFR 的存取由 sfr 和sbit 兩個(gè)關(guān)鍵字來(lái)提供。 變量可旋轉(zhuǎn)到任一個(gè)地址空間。 用關(guān)鍵字 at 還能把變量放入固定的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)模式(大，中，小)決定了變量的存儲(chǔ)類型。連接定位器支持的代碼區(qū)可達(dá)32 個(gè)， 這就允許用戶在原有64K ROM 的 8015 基礎(chǔ)上擴(kuò)展程序。在V2 的編譯器和許多高性能仿真器中，可以支持應(yīng)用程序的調(diào)試。2 )中斷功能C51 允許用

24、戶使用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)中斷服務(wù)程序，快速進(jìn)、出代碼和寄存器區(qū)的轉(zhuǎn)換功能使C 語(yǔ)言中斷功能更加高效?？稍偃牍δ苁怯藐P(guān)鍵字來(lái)定義的。多任務(wù)，中斷或非中斷的代碼要求必須具備可再入功能。3 )靈活的指針C51 提供了靈活高效的指針。通用指針用 3 個(gè)字節(jié)來(lái)存儲(chǔ)存儲(chǔ)器類型及目標(biāo)地址， 可以在 8051 的任意存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)存取任何變量。特殊指針在聲明的同時(shí)已指定了存儲(chǔ)器類型， 指向某一特定的存儲(chǔ)區(qū)域。 由于地址的存儲(chǔ)只需1 2 字節(jié)，因此，指針存取非常迅速。第 3 章 硬件設(shè)計(jì)3.1 芯片介紹3.1.1 單片機(jī) AT89C51AT89C51 是一種帶 4k 字節(jié)可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM FalshP

25、rogrammable and Erasable Read Only Memory )的低電壓，高性能CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。 由于將多功能8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器， 89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。89C51 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 主要特性：32

26、可編程 I/O 線16 位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 管腳說(shuō)明：VCC ：供電電壓GND ：接地P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/ 地址的第八位。在FLASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FL

27、ASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能 接收輸出4TTL門電流。P1 口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收， 輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2 口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且 作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于 內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)

28、用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn) 行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu) 勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3 口： P3 口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個(gè) TTL門電流。當(dāng)P3 口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣 故。P3 口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：表3.1.1 P3口管腳備選功能P3.0

29、 RXD用行輸入口P3.4 T0計(jì)時(shí)器0外部輸入P3.1 TXD用行輸出口P3.5 T1計(jì)時(shí)器1外部輸入P3.2 /INTO外部中斷0P3.6 /WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通P3.3 /INT1外部中斷1P3.7 /RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高 電平時(shí)間。ALE/PROG :當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地 址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外 部輸

30、出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE 脈沖。 如想禁止 ALE 的輸出可在SFR8EH 地址上置 0 。 此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX ， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE 禁止，置位無(wú)效。/PSEN ：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP ： 當(dāng) /EA 保 持 低 電 平 時(shí) ， 則 在 此 期 間 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器 ( 0000H-FFFFH

31、) ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET ；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源(VPP ) 。XTAL1 ：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2 ：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性：XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。 輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器， 因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度

32、。 芯片擦除：整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE 管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。 在芯片擦操作中， 代碼陣列全被寫(xiě) “ 1 ”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 在閑置模式下， CPU 停止工作。 但 RAM ， 定時(shí)器，計(jì)數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 8位CPU;布爾處理器； 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；外部存貯器尋址范圍R

33、OM、RAM64K ； 32 根 I/O 線；2 個(gè) 16 位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5 個(gè)中斷源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；全雙工用行口;3.1.2 LCD 顯示LCD1604LCD1604原理1604采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：1腳：VSS為地電源2腳：VDD接5V正電源3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源 時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位 器調(diào)整對(duì)比度。4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄 存器。5腳：RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng) RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯

34、示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線1516腳：空腳1604液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3.1.2所示，表3.1.2 1604液晶指令表指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清顯示0000000001光標(biāo)返回000000001*置輸入模式00000001I/DS顯示開(kāi)/關(guān)控制0000001DCB光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*置功能00001DLNF*置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地 址0001字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址（AGG

35、 ）置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址001顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址（ADD ）讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址（AC）寫(xiě)數(shù)到 CGRAM 或DDRAM10要寫(xiě)的數(shù)從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)它的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明：1為高電平、0為低電平）指令1 :清顯示，指令碼01H ,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置指令2:光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H指令3:光標(biāo)和顯示模式設(shè)置I/D :光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平 左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效指令4:顯示開(kāi)關(guān)控制。 D:控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示， 低電平表示關(guān)顯示

36、 C:控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú) 光標(biāo)B:控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍指令5:光標(biāo)或顯示移位 S/C :高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng) 光標(biāo)指令6 :功能設(shè)置命令 DL :低電平時(shí)為4位總線，高電平時(shí)為8位總線N : 低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示F:低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符指令7 ：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置指令8 : DDRAM地址設(shè)置指令9 :讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF:為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊 不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙指令10:寫(xiě)數(shù)據(jù)指令11 :讀數(shù)據(jù)LCD1604初始化延時(shí)15

37、mS寫(xiě)指令38H （不檢測(cè)忙信號(hào)）、延時(shí)5mS寫(xiě)指令38H （不檢 測(cè)忙信號(hào)）、延時(shí)5mS寫(xiě)指令38H （不檢測(cè)忙信號(hào)）；以后每次寫(xiě)指令、讀/寫(xiě) 數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)。寫(xiě)指令38H :顯示模式設(shè)置寫(xiě)指令08H :顯示關(guān)閉寫(xiě)指令01H :顯示清屏寫(xiě)指令06H :顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置寫(xiě)指令 0CH ：顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置3.1.3 DS1302 原理及應(yīng)用DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/ 日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM ， 通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘/ 日歷電路提供秒分時(shí)日、日期月年的信息。每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整， 時(shí)鐘操作

38、可通過(guò)AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時(shí)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)行通信僅需用到三個(gè)口線:RES 復(fù)位、I/O 數(shù)據(jù)線、 SCLK 串行時(shí)鐘。時(shí)鐘 /RAM 的讀 / 寫(xiě)數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)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) 功率小于 1mW 。DS1302 是由 DS1202 改進(jìn)而來(lái)，增加了以下的特性：雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)； Vcc1 為可編程涓流充電電源；附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器；它廣泛應(yīng)用于電話傳真便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。 下面將主要的性能指標(biāo)作一綜合： 實(shí)時(shí)時(shí)鐘具

39、有能計(jì)算2100年之前的秒分時(shí)日日期星期月年的能力還有 閏年調(diào)整的能力 31 X 8位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAM 串行I/O 口方式使得管腳數(shù)量最少 寬范圍工作電壓2.0-5.5V 工作電流2.0V時(shí)，小于300nA 讀/寫(xiě)時(shí)鐘或RAM數(shù)據(jù)時(shí)有兩種傳送方式單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符 組方式 8腳DIP封裝或可選的8腳SOIC封裝根據(jù)表面裝配 簡(jiǎn)單3線接口 與 TTL 兼容(Vcc=5V) 可選工業(yè)級(jí)溫度范圍-40+85 與DS1202兼容 在DS1202 基礎(chǔ)上增加的特性 -對(duì) Vcc1 有可選的涓流充電能力 -雙電源管用于主電源和備份電源供應(yīng) -備份電源管腳可由電池或大容量電容輸入 - 附加的 7

40、字節(jié)暫存存儲(chǔ)器 DS1302 的基本組成和工作原理DS1302 的管腳排列(圖 3.1.1 )及描述如下：1）管腳描述：I/O :數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳SCLK :串行時(shí)鐘XI、X2 : 32.768KHz 晶振管腳GND :地Vcc112348765圖3.1.1 DS1302 引腳圖Vcc2:電源供電管腳Vcc1SCLKI/ORSTRST:復(fù)位腳Vcc2X1X22） DS1302 內(nèi)部寄存器CH:時(shí)鐘停止位CH=0振蕩器工作允許CH=1振蕩器停止WP:寫(xiě)保護(hù)位WP=0寄存器數(shù)據(jù)能夠?qū)懭隬P=1寄存器數(shù)據(jù)不能寫(xiě)入TCS:涓流充電選擇TCS=1010 使能涓流充電TCS=其它禁止涓流充電GND寄存器

41、2的第7位12/24 小時(shí)標(biāo)志bit7=1,12 小時(shí)模式bit7=0,24 小時(shí)模式寄存器2的第5位:AM/PM 定義AP=1下午模式AP=0上午模式DS:二極管選擇位DS=01選擇一個(gè)二極管DS=10選擇兩個(gè)二極管DS=00 或11,即使TCS=1010, 充電功能也被禁止DS1302與微控制器的接口軟件及功能應(yīng)用舉例下面首先給出基本的接口軟件然后舉例說(shuō)明各種功能的應(yīng)用1）寫(xiě)保護(hù)寄存器操作0時(shí)，允許數(shù)據(jù)寫(xiě)入寄存器寫(xiě)保護(hù)，寄存器可當(dāng)寫(xiě)保護(hù)寄存器的最高位為 以 通過(guò)命令字節(jié)8E、8F來(lái)規(guī)定禁止寫(xiě)入/讀出寫(xiě)保護(hù)位不能在多字節(jié)傳送模式下Write_Enable :MOV Command , #8E

42、h ;命令字節(jié)為 8EMOV ByteCnt ， #1 ；單字節(jié)傳送模式MOV R0 ， #XmtDat ；數(shù)據(jù)地址覆給R0MOV XmtDat ， #00h ；數(shù)據(jù)內(nèi)容為 0 寫(xiě)入允許ACALL Send_Byte ；調(diào)用寫(xiě)入數(shù)據(jù)子程序RET 返回調(diào)用本子程序處當(dāng)寫(xiě)保護(hù)寄存器的最高位為 1 時(shí)禁止數(shù)據(jù)寫(xiě)入寄存器Write_Disable ：MOV Command ， #8Eh ；命令字節(jié)為 8EMOV ByteCnt ， #1 ；單字節(jié)傳送模式MOV R0 ， #XmtDat ；數(shù)據(jù)地址覆給R0MOV XmtDat ， #80h ；數(shù)據(jù)內(nèi)容為 80h 禁止寫(xiě)入ACALL Send_Byte

43、；調(diào)用寫(xiě)入數(shù)據(jù)子程序RET 返回調(diào)用本子程序處2) 時(shí)鐘停止位操作當(dāng)把秒寄存器的第7 位時(shí)鐘停止位設(shè)置為 0 時(shí)起動(dòng)時(shí)鐘開(kāi)始。Osc_Enable ：MOV Command ， #80h ；命令字節(jié)為 80MOV ByteCnt ， #1 ；單字節(jié)傳送模式MOV R0 ， #XmtDat ；數(shù)據(jù)地址覆給R0MOV XmtDat ， #00h ；數(shù)據(jù)內(nèi)容為 0 振蕩器工作允許ACALL Send_Byte ；調(diào)用寫(xiě)入數(shù)據(jù)子程序RET 返回調(diào)用本子程序處當(dāng)把秒寄存器的第7 位時(shí)鐘停止位設(shè)置為 1 時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止HT1380進(jìn)入低功耗方式。Osc_Disable ：MOV Command ， #

44、80h ；命令字節(jié)為 80MOV ByteCnt ， #1 ；單字節(jié)傳送模式MOV R0 ， #XmtDat ；數(shù)據(jù)地址覆給R0MOV XmtDat ， #80h ；數(shù)據(jù)內(nèi)容為 80h 振蕩器停止ACALL Send_Byte ；調(diào)用寫(xiě)入數(shù)據(jù)子程序RET 返回調(diào)用本子程序處3) 多字節(jié)傳送方式當(dāng)命令字節(jié)為 BE 或 BF 時(shí)， DS1302 工作在多字節(jié)傳送模式， 8 個(gè)時(shí)鐘 /日歷寄存器從寄存器0 地址開(kāi)始連續(xù)讀寫(xiě)從0 位開(kāi)始的數(shù)據(jù)。 當(dāng)命令字節(jié)為 FE或 FF 時(shí)， DS1302 工作在多字節(jié)RAM 傳送模式， 31 個(gè) RAM 寄存器從 0 地址開(kāi)始連續(xù)讀寫(xiě)從0 位開(kāi)始的數(shù)據(jù)。例如寫(xiě)入0

45、0 年 6 月 21 日星期三 13 時(shí) 59 分 59 秒程序，設(shè)置如下：Write_Multiplebyte ：MOV Command ， #0Beh ；命令字節(jié)為 BEhMOV ByteCnt ， #8 ；多字節(jié)寫(xiě)入模式此模塊為 8 個(gè)MOV R0 ， #XmtDat ；數(shù)據(jù)地址覆給R0MOV XmtDat ， #59h ；秒單元內(nèi)容為 59hMOV XmtDat+1MOV XmtDat+2MOV XmtDat+3#59h ；分單元內(nèi)容為59h#13h ；時(shí)單元內(nèi)容為13h#21h ；日期單元內(nèi)容為 21hMOV XmtDat+4MOV XmtDat+5#06h ；月單元內(nèi)容為 06h#

46、03h ；星期單元內(nèi)容為 03hMOV XmtDat+6MOV XmtDat+7#0 ；年單元內(nèi)容為 00h#0 ；寫(xiě)保護(hù)單元內(nèi)容為 00hACALL Send_Byte ；調(diào)用寫(xiě)入數(shù)據(jù)子程序RET 返回調(diào)用本子程序處讀出寄存器0-7 的內(nèi)容程序設(shè)置如下Read_Multiplebyte ；MOV Command ， #0BFh ；命令字節(jié)為 BFhMOV ByteCnt ， #8 ；多字節(jié)讀出模式此模塊為 8 個(gè)MOV R1 ， #RcvDat ；數(shù)據(jù)地址覆給R1ACALL Receive_Byte ；調(diào)用讀出數(shù)據(jù)子程序RET 返回調(diào)用本子程序處以上程序調(diào)用了基本數(shù)據(jù)接收 (Receive_

47、Byte) 模塊及一些內(nèi)存單元定義其源程序清單在附錄中給出下面的程序亦使用了這個(gè)模塊。4) 單字節(jié)傳送方式例如寫(xiě)入 8 時(shí) 12 小時(shí)模式程序設(shè)置如下：Write_Singlebyte ：MOV Command ， #84h ；命令字節(jié)為 84hMOV ByteCnt ， #1 ；單字節(jié)傳送模式MOV R0 ， #XmtDat ；數(shù)據(jù)地址覆給R0MOV XmtDat ， #88h ；數(shù)據(jù)內(nèi)容為 88hACALL Send_Byte ；調(diào)用寫(xiě)入數(shù)據(jù)子程序RET 返回調(diào)用本子程序處上面所列出的程序模塊 Write_Enable 、 Write_Disable 、 Osc_Enable 、 Osc_

48、Disable 與單字節(jié)寫(xiě)入模塊Write_Singlebyte 的程序架構(gòu)完全相同， 僅只是幾個(gè)入口參數(shù)不同。此介紹是為了強(qiáng)調(diào)功能使用的不同才將其分為不同模塊， 另外， 與涓流充電相關(guān)的設(shè)定也是單字節(jié)操作方式， 這里就不再單獨(dú)列出， 用戶 在使用中可靈活簡(jiǎn)略。下面模塊舉例說(shuō)明如何單字節(jié)讀出小時(shí)單元的內(nèi)容：Read_Singlebyte ：MOV Command ， #85h ； 命令字節(jié)為 85hMOV ByteCnt ， #1 ；單字節(jié)傳送模式MOV R1 ， #RcvDat ；數(shù)據(jù)地址覆給R1ACALL Receive_Byte ；調(diào)用讀出數(shù)據(jù)子程序RET 返回調(diào)用本子程序處3.1.4

49、溫濕度傳感器SHT11 SHT11 簡(jiǎn)介SHT11 是瑞士 Scnsirion 公司推出的一款數(shù)字溫濕度傳感器芯片。它集溫度傳感器和濕度傳感器于一體， 因此采用 SHT11 進(jìn)行溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)具有精度高、成本低、體積小、 接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；另外SHT11 芯片內(nèi)部集成了14 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，且采用數(shù)字信號(hào)輸出，因此抗干擾能力也比同類芯片高。該芯片在溫濕度監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制等領(lǐng)域均已得到廣泛應(yīng)用。其主要特點(diǎn)如下： 高度集成，將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上； 提供二線數(shù)字串行接口 SCK和DATA ,接口簡(jiǎn)單，支持CRC傳輸校驗(yàn), 傳輸可靠性高； 測(cè)量

50、精度可編程調(diào)節(jié)，內(nèi)置 A/D 轉(zhuǎn)換器(分辨率為812位，可以通過(guò) 對(duì)芯片內(nèi)部寄存器編程選擇)； 測(cè)量精確度高，由于同時(shí)集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y(cè) 量值和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算功能； 封裝尺寸超小(7.62 mm x 5.08mm x 2.5 mm),測(cè)量和通信結(jié)束后，自 動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗模式； 高可靠性，采用CMOSens工藝，測(cè)量時(shí)可將感測(cè)頭完全浸于水中。 SHT11 引腳功能SHT11 溫濕度傳感器采用 SMD(LCC) 表面貼片封裝形式，接口非常簡(jiǎn)單， 引腳 名稱及排列順序如圖 3.1.2 所示。GNDDATASCKVDD12348765圖3.1.2 SHT11 引腳圖NCNCNC

51、NC各引腳的功能如下： 腳1和4-信號(hào)地和電源，具工作電壓范圍是 2.45.5 V ; 腳2和腳3-二線串行數(shù)字接口，其中DA-TA為數(shù)據(jù)線，SCK為時(shí)鐘線; 腳58-未連接。SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理溫濕度傳感器SHT11將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、 A/D轉(zhuǎn)換和加 熱器等功能集成到一個(gè)芯片上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.1.3所示。該芯片包括一個(gè)電 容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個(gè)敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)首先進(jìn)入微弱信號(hào)放大器進(jìn)行放 大；然后進(jìn)入一個(gè)14位的A/D 轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過(guò)二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字 信號(hào)。SHT11在出廠前，都會(huì)在

52、恒濕或恒溫環(huán)境巾進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)存儲(chǔ)在 校準(zhǔn)寄存器中；在測(cè)量過(guò)程中，校準(zhǔn)系數(shù)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)來(lái)自傳感器的信號(hào)。止匕外， SHT11內(nèi)部還集成了一個(gè)加熱元件，加熱元件接通后可以將SHT11的溫度升高5C左右，同時(shí)功耗也會(huì)有所增加。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕 度值，可以綜合驗(yàn)證兩個(gè)傳感器元件的性能。在高濕(>95 %RH)環(huán)境中，加熱傳圖3.1.3 SHT 內(nèi)部結(jié)構(gòu)感器可預(yù)防傳感器結(jié)露，同時(shí)縮短響應(yīng)時(shí)間，提高精度。加熱后 SHT11溫度升 高、相對(duì)濕度降低，較加熱前，測(cè)量值會(huì)略有差異。微處理器是通過(guò)二線串行數(shù)字接口與SHT11進(jìn)行通信的。微處理器對(duì)SHT11的控制是通過(guò)5個(gè)5位命令代碼

53、來(lái)實(shí)現(xiàn)的，命令代碼的含義如表 3.1.3 所列。表3.1.3 SHT11控制命令代碼命令代碼含義00011測(cè)量溫度00101測(cè)量濕度00111讀內(nèi)部狀態(tài)寄存器00110寫(xiě)內(nèi)部狀態(tài)寄存器11110復(fù)位命令，使內(nèi)部寄存器恢復(fù)默認(rèn)值。下一次命令前至少等待11ms其他保留SHT11傳輸特性1 )濕度值輸出SHT11可通過(guò)DATA數(shù)據(jù)總線直接輸出數(shù)字量濕度值。該濕度值稱為“相對(duì) 濕度”，需要進(jìn)行線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償后才能得到較為準(zhǔn)確的濕度值。由于相對(duì) 濕度數(shù)字輸出特性呈一定的非線性，因此為了補(bǔ)償濕度傳感器的非線性，可按下式修正濕度值：RHiinear = Ci + C2 X SORh + C3 X SQ式中：RH“near為經(jīng)過(guò)線性補(bǔ)償后的濕度值，SOrh為相對(duì)濕度測(cè)量值，C1、C2、 C3為線性補(bǔ)償系數(shù)，取值如表3.1.4所列。由于溫度對(duì)濕度的影響十分明顯，而實(shí)際溫度和測(cè)試參考溫度25 c有所不同，所以對(duì)線性補(bǔ)償后的濕度值進(jìn)行溫度補(bǔ)償很有必要。補(bǔ)償公式如下：RHtrue= (T-25)X(t1+t2 X SORh)+ RHiinear式中：RHtrue為經(jīng)過(guò)線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償后的濕度值，T為測(cè)試濕度值時(shí)的溫度(C),匕和t2為溫度補(bǔ)償系數(shù)，取值如表3.1.5所列。SORhC1C2C312位-40.04