温湿度检测仪的设计报告.doc

1、报告成绩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2016 年 6月电气与信息工程学院2016年 6月 19日目 录1 目的与意义 -12 设计要求 -13 方案设计 -13.1 方案一 -13.2 方案二- 24 系统硬件设计 -24.1 STC89C52 主控电路 -34.2 DTH11 温湿度检测电路 -44.3 LCD1602 液晶屏显示电路 -55 系统软件设计 -65.1 主程序程序流程图 -65.2 温湿度检测程序 -25.3 LCD1206 显示程序 -96 系统测试结果与分析 -116.1 系统测试结

2、果 -116.2 系统结果分析 -117 总结 -11参考文献 -11附录 -12附录 A 系统实物图 -12附录 B 系统主程序 -1211 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

3、，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（1）模拟单总线协议与 DTH11 进行通信；（2）LCD1602 第一行显示检测的温度值：Temperature 22（3）LCD1602 第二行显示检测的湿度值：Humidity 75%RH3 方案设计温湿度检测器的组成部分：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。选择该方案的原因：（1）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

4、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。2（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 0-50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

5、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 0-100最大线性误差小于 1。（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 TPFQ 贴片封装，必须采用 PCB 制版，增加了开发周期。而且使用 DS

6、18B20 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

7、4KB 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 0Hz 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。3STC89C52RC 的引脚图如下：图 4.1 STC89C52RC引脚图根据设计要求写出设计

8、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4.1 STC89C52 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。4图 4.3 单片机最小系统4.2 DTH11 温湿度检测电路DTH11 具有品质卓越、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 0至 50，湿度为 20%至90%。DHT11 芯片封装和管脚

9、如图 4.4 所示。图 4.4 DTH11封装图和引脚图DTH11引脚说明，如表4.1表 4.1 DTH11引脚说明5DTH11 的硬件设计，如图 4.5 所示。图 4.5 DTH11硬件连接图4.3 LCD1602 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：V0 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 4.6 1206硬件连接图65 系统软件设计硬件设计是基于多

10、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下：void main()tem=0;hum=0;delay_ms(1000); /DTH11 开始一秒有错误输出InitLcd1602();while(1)DTH11_DUSHU();Display

11、_DTH11();7delay_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/*初始化 DTH11bit Init_DTH11()bit flag;uchar num;DQ=0;delay_ms(19); / 18msDQ=1;for(num=0;num11;num+); / 20-40us 34.7usflag=DQ;fo

12、r(num=0;num27;num+); 8for(num=0;num27;num+); return flag;/*读 DTH11 数据uchar DTH11_RD_CHAR()uchar byte=0;uchar num;uchar num1;while(DQ=1);for(num1=0;num18;num1+)while(DQ=0);byte=1; /for(num=0;DQ=1;num+);if(num10)byte|=0;elsebyte|=1;return byte;/*读取 DTH11 温度和湿度void DTH11_DUSHU()uchar num;if(Init_DTH11()=0) hum=DTH11_RD_CHAR(); DTH11_RD_CHAR();tem=DTH11_RD_CHAR();DTH11_RD_CHAR();DTH11_RD_CHAR();