温湿度传感器-课程设计

湖南工程学院

课程设计

课程名称单片机原理与应用

课题名称环境温、湿度检测系统设计

专业自动化

班级 1191

学号 20

姓名

指导教师李晓秀王迎旭

2013 年 12 月 12 日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称单片机原理与应用

课题环境温、湿度检测系统设计

专业班级自动化

学生姓名

学号 2011

指导老师李晓秀

审批

任务书下达日期 2013 年 12 月 1 日任务完成日期2013 年 12 月 13 日

目录

第1章概述 (7)

1.1 设计任务与要求 (7)

1.2 设计方案 (7)

第2章硬件设计 (8)

2.1 时钟电路和复位电路 (8)

2.2 温湿度测量电路设计 (9)

2.3按键电路 (10)

第3章软件设计 (12)

3.1主函数设计 (12)

3.2按键查询 (13)

3.3 实时监控与测试流程图 (14)

第4章硬件调试与结果分析 (15)

4.1调试过程 (15)

4.2 硬件调试 (16)

第5章总结 (18)

参考文献 (19)

附录一：系统仿真图 (20)

附录二：源程序 (21)

电气与信息工程系课程设计评分表 (29)

第1章概述

1.1 设计任务与要求

本课题以单片机为核心，用智能集成温温度传感器DHT11主要实现检测温度、湿度的检测，将温度湿度信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号，再运用单片机进行数据的分析和处理，在数码管上显示当前温湿度。要求用按键控制系统选择分别对温度或湿度的测试、复位、清除功能，完成硬件调试。

1.2 设计方案

本课题的温湿度测试，通过单片机STC-89C51连接温湿度模块、显示模块将温度、湿度同时显示。单片机发送一次开始信号后，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，等待主机开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出40bit的数据，并触发一次信号采集，如果没有接收到单片机发送来的信号，DHT11不会主动进行温度采集，采集数据后转换到低速模式。系统设计框图如图1.1所示。

图1.1 程序设计框图

第2章硬件设计

2.1 时钟电路和复位电路

MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是反相放大器的输入端和输出端。通常，经由片外晶体振荡器或陶瓷谐振器与两个匹配电容一起构成一个自激振荡电路。本课题由片外晶体振荡器与两个匹配电容一起构成了一个内部时钟振荡电路，为单片机提供时钟源。

本设计复位电路采用按键复位，当开关断开时，与上电自动复位电路相同；当开关闭合时，电容通过并联的电阻迅速放电，然后，RC电路充电，能够保证RST端能够维持一段时间的高电平。如图2.1所示。

图2.1 时钟及复位电路

2.2 温湿度测量电路设计

DHT11的供电电压为3－5.5V，传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。数据用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分。如图2.2所示，本电路上拉电阻为5K，数据端接P1.7（接受温湿度数据）。

图2. 2 温湿度测量电路

2.3 显示电路

本电路由四位一体共阳极数码管显示，采用9015三极管做位驱动。根据发光二极管物理连接的不同，七段数码管可以分为共阴极和共阳极两种结构。其中P0端口为段选，P2.0～P2.3为位选，如图2.3所示。

图2.3 显示电路

2.4按键电路

单片机设计中按键可分为独立式按键和矩阵式按键，本系统由于按键较少，故采用四个独立按键，上拉电阻为1K。其中，四个按键功能分别是显示温度、显示湿度、实时监控显示温湿度、测试温湿度。如图2.4。

图2.4 按键电路

第3章软件设计

本软件设计主要是对距离进行测量、显示。因此，整个软件可分为按照硬件电路对单片机位定义；温湿度设置子程序；温湿度接收子程序；显示子程序；延时子程序等。

由于本设计方案要求硬件电路和软件编程相结合，所以选择合适的编程语言十分重要。C语言执行效率没有汇编语言高，但语言简洁，使用方便灵活，运算丰富，表达化类型多样化，程序设计自由度大，很好的可重用性，可移植性等特点基于C语言的众多优点本设计选择此语言来编程。

3.1主函数设计

软件分为两部分，主程序和中断服务程序。主程序完成初始化工作、温湿度数据接收处理控制。外部中断服务子程序主要完成时间值的读取、结果的输出等工作，如图3.1所示。

图3.1 主程序流程图

3.2按键查询

独立式按键接口采用直接读入方式工作，直读式键盘接口是一个输入接口，输入接口主要功能是解决数据输入的缓冲（选通）问题。本设计按键较少，采用的独立按键。

图3.2 查询按键处理

在扫描按键函数中，每按下不同按键会返回一个不同的数值，在主函数中有按键查询函数判断为那个按键按下，随后进入不同的子函数，如图3.2所示。

3.3 实时监控与测试流程图

本系统设计分为实时监控与测试模块，图3.3示为测试模块。上电是数码管显示四个零，当按下测试按键后，系统开始测量环境温、湿度。当数码管显示四个“—”时，表示成功测量温、湿度。当按下温度（湿度）显示按键，该模块显示测试时的温度（湿度）。当要进行下一次测量时，必须按下测试按键。

图3.3 测试流程图