基于AT89s52和SHT11傳感器的溫濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　編程主要涉及SHT11傳感器的溫濕度數(shù)據(jù)測(cè)量和采集、時(shí)間數(shù)據(jù)采集、液晶顯示界面、鍵盤掃描設(shè)定及溫濕度限值數(shù)據(jù)比較等讀寫程序與算法程序的編寫。

　　3.1溫濕度測(cè)量程序設(shè)計(jì)

　　SHT11 傳感器的工作時(shí)序如圖7所示，傳感器工作時(shí)首先對(duì)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行初始化來啟動(dòng)SHT11測(cè)量時(shí)序，即在第一個(gè)SCK時(shí)鐘高電平時(shí)，DA TA翻轉(zhuǎn)為低電平，并在第二個(gè)SCK時(shí)鐘高電平時(shí)，DATA翻轉(zhuǎn)為高電平。SHT11測(cè)量命令包含3個(gè)地址位和5個(gè)命令位。單片機(jī)發(fā)布一組8 bit測(cè)量命令后，DATA在第8個(gè)SCK時(shí)鐘的下降沿被置為低電平。再發(fā)送第9個(gè)SCK時(shí)鐘作為命令確認(rèn)，DA2TA在其下降沿后，恢復(fù)為高電平。同時(shí)，單片機(jī)可暫時(shí)停止發(fā)送時(shí)鐘序列以進(jìn)入空閑模式，準(zhǔn)備讀取測(cè)量數(shù)據(jù)。SHT11在轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將DATA置為低電平，單片機(jī)繼續(xù)發(fā)出時(shí)鐘序列，來讀取2 個(gè)8 bit的測(cè)量數(shù)據(jù)和1個(gè)8 bit的CRC奇偶校驗(yàn)。所有數(shù)據(jù)從MSB開始，右值有效。其中，在每個(gè)字節(jié)傳輸結(jié)束后，均需要發(fā)出一個(gè)時(shí)鐘高電子ACK，并將DATA置為低電平，以確認(rèn)讀取成功。在測(cè)量和傳輸結(jié)束后，SHT11自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠模式。

　　3.2鍵盤設(shè)定算法程序設(shè)計(jì)

　　鍵盤采用K1、K2、K3、 K4，4個(gè)非自鎖開關(guān)設(shè)計(jì)，當(dāng)開關(guān)按下后會(huì)給單片機(jī)相應(yīng)I/O口一個(gè)高電平。鍵盤主要實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示界面的切換、溫濕度報(bào)警上下限設(shè)定及時(shí)間設(shè)定3大功能。這 4個(gè)開關(guān)的功能為：K1為界面切換鍵;K2為邏輯“+”，上翻頁，光標(biāo)上移;K3為邏輯“-”，下翻頁，光標(biāo)下移;K4選擇鍵。

　　圖7 SHT11 傳感器工作時(shí)序圖

　　3.3液晶顯示程序設(shè)計(jì)

　　液晶顯示模塊的編程方式主要由該模塊使用的控制/驅(qū)動(dòng)器所決定。設(shè)計(jì)采用ST7920漢字液晶控制/驅(qū)動(dòng)器，其擁有8位并行微控制器接口，通過單片機(jī)編程，并使用了顯示字母、數(shù)字符號(hào)和中文字型的功能。另外，對(duì)于液晶屏的編程，一般只需向其中寫數(shù)據(jù)即可。顯示程序設(shè)計(jì)流程如圖9所示。

　　圖8 SHT11測(cè)量操作流程圖

　　圖9 液晶模塊操作程序流程圖

　　3.4報(bào)警程序設(shè)計(jì)

　　溫濕度越限報(bào)警功能通過報(bào)警函數(shù)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)溫濕度高于設(shè)定的報(bào)警上限或低于設(shè)定的報(bào)警下限時(shí)，便會(huì)在單片機(jī)的P2.1管腳輸出高電平，并通過三極管放大電路驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。

　　在報(bào)警函數(shù)中，通過算法比較溫濕度顯示的限值和濕度設(shè)定限值的大小來判斷當(dāng)前濕度是否越限。而溫度與濕度的比較類似，僅是算法上仍需對(duì)綜合溫度的正負(fù)值進(jìn)行考慮。

　　3.5 DS1302時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)

　　DS1302 時(shí)鐘芯片在系統(tǒng)中起計(jì)時(shí)及時(shí)間顯示、設(shè)定的功能。DS1302的讀寫操作時(shí)序如圖10所示，在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)。

　　圖10 DS1032的讀寫時(shí)序圖

　　3.6主函數(shù)程序設(shè)計(jì)

　　主函數(shù)程序?qū)⑸鲜龈鞴δ軉卧雍瘮?shù)程序綜合到一個(gè)函數(shù)中循環(huán)運(yùn)行，其流程如圖11所示。

　　圖11 主函數(shù)程序流程圖

　　4結(jié)束語

　　SHT11 作為新一代高性能智能傳感器，具有較高的應(yīng)用前景。本文所設(shè)計(jì)的智能電子溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可對(duì)溫度和相對(duì)濕度進(jìn)行精確測(cè)量，并實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果，此外，該裝置還具有時(shí)間顯示、歷史溫濕度數(shù)據(jù)查詢、溫濕度上下限越限報(bào)警和相關(guān)顯示切換及設(shè)定等功能。該裝置成果具有體積小、測(cè)量精度高、測(cè)量速度快、范圍廣、使用操作方便、成本低以及功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于家居、旅行、溫室農(nóng)業(yè)、食物儲(chǔ)存、檔案保管等多種應(yīng)用場(chǎng)合，并具有較大的實(shí)際應(yīng)用與經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。