基于sht11的温湿度监测器设计学士学位论文.doc

广西科技大学鹿山学院本科生毕业设计（论文）广西科技大学毕业设计（论文）题 目： 基于SHT11的温湿度监测器设计 系 别： 电气与计算机工程 专业班级： 自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 职 称： 二一五年五月二十五日摘要随着社会的快速发展，环境中的温湿度对人们的生活日益突出。本次设计主要是基于SHT11温湿度监测器系统的设计。根据设计的需要设计出温湿度监测系统。该系统的主要可以分为单片机，温湿度监测电路，报警电路，LCD12864液晶显示电路以及温湿度上下限设定电路和复位电路等。系统主要由SHT11采集环境中的温湿度信号通过单片机进行处理，当所采集到的温湿度超过或低于用户所设定的温湿度上下限值时，系统都会快速精确地发出报警指令。以便于工作人员能够及时的做出相关的应对的准备。该系统体不仅积小、结构简单、成本低、而且测量精度高、稳定性强是一种多集成技术应用功能于一体的温湿度监测系统。该系统的使用在现代社会的发展具有重要的作用关键字：温湿度测量；SHT11；单片机；监测报警Abstract With the rapid development of society, the environment temperature and humidity on peoples lives become increasingly prominent. The design is based on SHT11 temperature and humidity monitoring system design. According to design the design temperature and humidity monitoring system. The system can be divided into single-chip, temperature and humidity monitoring circuit, alarm circuit, LCD12864 LCD lower limit circuit and reset circuit on the circuit as well as temperature and humidity. SHT11 collection system consists of temperature and humidity of the environment signal processed by the microcontroller, when the collected temperature and humidity above or below a user-set upper and lower limits of temperature and humidity, the system will quickly and accurately alarm instruction. In order to prepare the relevant staff to make a timely response. The system is the body not only small size, simple structure, low cost, and high accuracy, stability is a multi-functional integrated technology in one of the temperature and humidity monitoring system. Use of this system has an important role in the development of modern society Keywords: temperature and humidity measurements; SHT11; SCM; monitoringand alarm目录摘要1Abstract2目录31 绪论41.1 选题意义41.2 环境参数对生物的影响41.3 温湿度监测的意义51.4 国内外研究状况61.5 本次研究的主要内容及任务61.6 小结62 系统硬件设计82.1 系统设计方案82.2 单片机最小系统92.2.1 STC89C51单片机92.2.2 晶振电路112.2.3 复位电路112.3 温湿度检测电路设计122.3.1 SHT11引脚功能122.3.2 SHT11的基本原理132.3.4 SHT11通讯复位时序142.3.5 信号的转换152.3.6 湿度信号的温度补偿162.3.3 SHT11温湿度检测电路设计162.4 LCD12864液晶显示172.5 报警电路192.6 小结193 系统软件设计203.1 系统主程序设计203.2 温湿度测量子程序213.3 12864液晶显示程序设计243.4 报警程序设计253.5 按键控制流程设计263.6 小结264 系统测试分析274.1 硬件调试274.2 软件调式284.3 小结335 结束语34致谢35参考文献361 绪论1.1 选题意义自进入二十一世纪以来人类社会得到了迅速的发展，世界各国工农业现代化建设都趋向于现代化信息化。在工农业生产中生产环境的温湿度也表现得越来越重要，在我国由于各地区的气候不同，环境中的温湿度自然也存在差异。北方相对于南方气候无论是温度还是湿度都明显的比较低。在北方农业生产趋于大棚种植，因而大棚内的环境必须要保持在适宜植物最佳状态。对于温湿度的监测目前在市场上需求量非常大，很有研究以及发展的潜力。温湿度监测器的投入使用不仅有效的控制生产环境的温湿度，而且大大提高了产品生产的产量和质量。本次毕业设计课题主要是针对环境参数温湿度的研究，在各种电子产品中以单片机作为核心电子产品可谓是数不胜数，其主要是因为单片机本身的价格很便宜，然而它的性能确是和可靠。加之新型的传感器也有了很大发展，所以本次所设计的系统可以大大提高工农业的生产量以及质量。这对于工农业发展历史有着十分重大的意义。1.2 环境参数对生物的影响地球可以说成是一个很大的生物圈，在这个生物圈内又可以分成多个小型的生物圈。主要是因为地球上的环境参数的不同和地球表面大气层影响。自人类的衍生自今日我们人类这一高等物种都不断地在探索的环境中进化。在人类的生存与发展的环境中过高或过低的温湿度都会制约着人类的生存活动，从而间接地制约的社会的发展。当在环境参数中的温湿度相对适宜的条件下，不仅是我们人类可以很好地生存，而且其他的生物也同样得到较好的生存与繁衍进化；而且还可以进行社会物质的生产、发展。所以我们可以把环境中的温湿度当作我们生存的一个重要的指标。1.3 温湿度监测的意义在现代社会中，传统的工农业的生产方式已经逐步被现代化信息化的生产所取代。如今对于温湿度的检测与监控在众从多的领域里是极为重要的环境参数，与环境有着密不可分的联系。在二十一世纪对于温湿度的监测从原来最初的生存环境发展至今工业、农业，主要表现在石油、化学制药、科学研究、各行各业的发展等领域对温湿度的要求非常高。所以对于温度和湿度监测系统这一领域研究异常重要。我们都知道我们人类以及这个地球上所有的万物生存的能量都是来源于太阳。生长作物通过借助阳光的能量和水分进行光合作用生产出有机化合物，如我们人类所需要的淀粉、糖、脂肪、蛋白质等。植物的虽然可以分为好多种，但是他们都有一个自己本物种自己的生长环境，只有在自己本物种的适宜的环境才能生长，不然就只有灭亡。在重工业领域中石油可以说是重中之重，没有它我们的汽车、飞机、能源生产都是幻想。由于石油中的各个成分的沸点不同，所以在石油的提炼中对于温度的掌握十分重要。过高或过低的温度都会影响提炼出油的纯度从而影响生产，而且每在提炼分离一种油质时都要维持温度在该油质的沸点时的温度。当然在石油化工的生产提炼中许多的生产设备中也是必须要对它们做到实时监控的。在这些生产设备中有些设备不易耐高温不适宜在湿度相对比较大的环境中。在一些电气设备电路中有些元器件的材料是属于不耐高温可燃的材质制成，当在燃烧的三个要素温度、可燃物、空气同时满足时就会引起电路故障燃烧。如：工业中的电气设备万能式断路器在电源的通断时都会产生电弧如果此时设备温度过高时会导致电气电路引起电气设备烧毁造成重大的损失。因此在生产的同时必须要保证做到对生产环境温湿度的实时监控。当然温湿度监测在商业领域中也是必不可少的，商业中酒的酿制过程中对温湿度的要求十分苛刻，酵母菌新陈代谢作用可以使得淀粉、糖类等有机化合物变成酒浆。酵母菌是在酒的酿制中一直都是扮演着主心骨的角色，没有它代谢作用一切都是空谈。水分是微生物进行生命活动的决定性因素，没有水酵母菌等微生物将无法进行繁殖以及生命活动、无法进行代谢作用将有机化合物变成我们人类所需要的酒。所以在酿酒的过程中我们既要保证酵母菌生长繁殖而且还有酵母菌的个体数量不能过多，环境的温度和湿度处在一个有利于酵母菌这一真核物种生长条件下，才能让真核生物快速繁殖和进行生命活动（新陈代谢）。在这工农业快速发展的时代，工农业发展所要求的客观因素也随之变高，所以对于温湿度检测这一领域的研究十分重要。温湿度检测领域研究的发展具有推动现代工农业快速地发展的重要意义。1.4 国内外研究状况 早在前个世纪由于我国的发展水平比其他国家相对比较落后，在电子产品领域的技术水平远不如其他发达国家。然而在温度和湿度监测系统这一方面还有小有成就。如：上海兰宝传感器科技股份有限公司电感式、电容式、光电式等传感器以及南通杰诺电气设备有限公司的超声波、模拟量、激光灯传感器等都已达到世界先进水平的行列。目前国内在这一领域的技术研究可以说是很成熟，同时也普遍的得到了应用例如：工业上钢铁、石油等生产，农业粮食蔬菜生产，商业发展等方面的应用。 相对于国内而言，物理家伽里略早在1600年前就已成功的经研制出了气体温度计。然而酒精温度计和水银温度器的问世大大刺激了传感器领域研究。随着现代化工业化革命如火箭般的发展，科学家们相继研究出了一系列先进智能的温湿度转感器。如今国外的一些发达国家特别是欧洲发达国家在这一领域的研究已经达到相对稳定的水准；甚至可以说是十分的先进。目前在欧美的一些国家中工农业已经完成的现代化、信息化。在工农业的生产中已经全部普及了温湿度监测器系统控制，形成了生产、监控一体化。大大刺激了欧美工业化发展的进程，在新世纪工业革命中产生了深远的影响。1.5 本次研究的主要内容及任务采用温湿度传感器SHT11、单片机、显示模块、键盘模块等制作一个温湿度监测器，以实现周围环境温湿度的监测，监测器具有温湿度显示、超限报警灯功能。本设计设定温湿度的上下限值分别为：1040、20%RH50%RH，当SHT11温湿度传感器采集环境中的温湿度值超过用户设定的上下限时；系统会发生报警功能。1.6 小结本绪论主要介绍此次研究温湿度监测系统的历史背景、研究意义以及国内外的发展状况，对现代工农业的发展具有怎样的重大意义；在工农业的生产与发展中具有怎样的地位。2 系统硬件设计2.1 系统设计方案本次课题设计主要是针对解决人们的生活环境、工业生产环境、设备工作环境、商业档案保存环境、农业生产环境、粮食储存环境的温湿度的监测等问题。为了解决这些难题，我们可以通过一个由一个温湿度的传感器感应采集环境参数中的温湿度信号，将该信号传输至一个信号处理和比较的微处理控制器。当环境中的温度或湿度的实际值超过或是低于用户设定的值时，单片机就会向报警模块发出报警的数据指令，此时蜂鸣器将发出报警的响音以及报警指示灯亮起这一思路进行设计。以上述的设计思路看来，本设计可以分成五个部分：（1）温度和湿度传感器信号感应部分，主要是将环境中的实时温度和湿度信号通过敏感元件感应和放大A/D转换进而将其转换为微处理控制器所能接受并识别的信号或数据。（2）以单片机为核心的处理控制部分，接收SHT11传输的数据信号；对该数据信号进行相应的处理以及比较是否超出或低于原本设定的值。同时对各个数据信号的发送等。（3）辅助电路，主要以报警器（蜂鸣器）和报警指示等为核心，在微控制器接收环境中温度和湿度数据超过高于用户最初设置值时，将会发出警告的指令，此时报警器将会报警（蜂鸣器响起）以及报警指示灯亮起。（4）温湿度上限设定输入模块，为了方便工作人员的对系统的上下限报警值的的输入而设计。(5)LCD12864温湿度液晶显示模块，工作人员可由显示器观察了解当前环境中温湿度的实时情况。系统框图如图2-1所示。图2-1系统框图2.2 单片机最小系统单片机本质上就是一种“时序逻辑电路和指令系统”，因为此器件存在着很多种功能，所以具有一定计算机的特性。在功能上具有控制多个目标的性能所以可以称其为“微型计算机控制器”。一般来说单片机的硬件逻辑组成指的是从指令级系统的层次的角度来看本单片机的基本组成，而不是单片机的内部具体包含的微电子电路。它是指令级的逻辑组成以及执行命令的硬件单元，同时命令可以驱动和访问的最低的硬件逻辑。由ATIMEL推出的STC89C51具有很高的性能。该芯片内部含有4k bytes的能来回读取清除和只读程序的存储器（PEROM）以及128 bytes任意存取数据的存储器（RAM），该芯片内部引用了ATMEL公司的极高密度、难失性存储功能生产，同时还具有了MCS-51指令系统的特性。芯片内部放置了通用的8位中央处理器（CUP）以及存储单元，因此性能十分稳定。因此系统选取STC89C51芯片作为控制器。2.2.1 STC89C51单片机MCS-51单片机内部中断系统是8位机中性能较强大的，能提供5个中断源，其中有两个中断源具有优先级。能实现两级的中断嵌套。本次系统内部的STC89C51芯片存在5个中断服务：其中INT0和INT1一作为外部中断源，（T0/T1）作为内部中断源是两个定时器/计数器的溢出中断服务与串行口的发送以及接收中断。外部中断：INT0和INT1中断请求有效的方式主要是电平触发以及脉冲触发两种，其中电平触发为低电平有效；脉冲方式则是负跳变触发有效。内部中断：TF0、TF1、TI/RI分别是定时器和计数器内溢出中断与串行口发送以及接收的中断的中断源。STC89C51本身含有8位的CPU、内部震荡器、128个字节的芯片内数据存储器、4KB的芯片内程序存储器、可以寻址的范围是64KB的外部数据存储器以及程序存储器还有21个字节的专用的寄存器。芯片内部还具有4个8位并行的I/O口等。设有了4个专用的寄存器用来中断控制，用户可以通过设置其状态以便于管理中断系统。4个专用的寄存器分别是定时器控制的寄存器（TCON）、串行口控制的寄存器（SCON）、中断允许控制的寄存器（IE）、中断优先级控制的寄存器（IP）。在一些特殊功能的寄存器中定时器和计数器控制寄存器内具有字节地址为88H，位地址分别为88H8FH，此寄存器能进行位的寻址。当STC89C51单片机复位时TCON将全部被清零。在串行控制寄存器（SCON）中高6位都用于串行口控制，而低2位（RI、TI）则是用于中断控制。TI是串行口发送中断请求的标志，RI则是串行口接收中断请求的标志；当发送或接收完以帧串行数据后，由硬件置1，则其必会清零。中断允许寄存器通常用来设定各个中断源的打开以及关闭，在特殊功能的寄存器内IE的字节地址是A8H，位地址则分别为A8HAFH，中断允许寄存器能进行位寻址，也就是对此寄存器的每一位进行单独的操作，单片机复位时IE同样全部被清零。中断优先级寄存器于特殊功能的寄存器内，字节地址是B8H，位地址（低到高）分别为B8HBFH，IP则通常用来设定各个中断源隶属于两级中断源中的哪一级。此寄存器同样也可以进行位寻址，同样也是可以对此寄存器的每一位进行单独的操作。在芯片内部具有两个16位的可编程的定时器或计数器，定时器/计数器基本上的部件都是两个8位的计数器组成。芯片的内部定时或是计数频率为1MHz，为此需要12MHz的晶振连接XTAL1和XTAL2两个引脚。在本次设计中，温湿度上限报警值的硬件手动输入设定采用外部中断INT0与INT1中断源控制，温湿度的下限值报警则是采用内部中断T0和T1中断源控制。XTAL1和XTAL2与12MHz的晶振组成外部时钟系统功能。89C51引脚功能图如图2-2所示。图2-2 89C51引脚功能图2.2.2 晶振电路89C51单片机的晶振主要用于确定芯片内部时钟脉冲的振荡周期，同时，也是工作速度的快慢。本次微控制器的晶振电路部分由30Pf的电容以及12MHz晶振组成，所以89C51芯片在定时器的模式下运行时工作的频率为1/12赫兹。电路如图2-3所示。图2-3晶振电路图2.2.3 复位电路复位电路是当实际的温湿度值高于或低设定的上下限报警值时，按下S6复位开关，此时系统恢复到原来的初始状态。在本次设计中复位模块主要由开关S6、阻值10K的R1和R7加上电容C4组成。通过特殊端口RST与微控制器通讯。当按下控制按键S6是系统将恢复到最初的初始值。复位电路与单片机RST引脚相接。复位电路图如图2-4所示。图2-4复位电路图2.3 温湿度检测电路设计目前市场的温湿度监测系统多式多样，而且每类产品的性能各有长短。SHT11温湿传感器具有双重感应功能的原理，由温湿度传感器集成了传感器技术以及CMOS技术。这套系统结构本身相对较简单、成本低廉、功能集全、稳定性可靠、适用于各种环境。因此本次基于设计中主要选取SHT11温湿度传感器作为基准电路，主要以温湿度传感器为基础，单片机为核心，各种扩展电路为辅助的系统。单片机通过串行的的二线数据接口DATA与SCK对SHT11进行访问，因此SHT11的硬件接口电路相对来说十分的简单。但是还是有些地方需要注意到，微处理控制器和SHT11的时钟线接口的通讯一定要是同步的。SHT11内部结构图如图2-5所示。图2-5 SHT11内部结构图2.3.1 SHT11引脚功能SHT11标准的供电电压一般都在2.45.5V之间，但是出于对传感器的保护供电电压最好是3.3V；在电源线和地线之间需加一个100nF左右的电容以便除去耦滤波。串行接口在SHT11信号读取以及电源的损耗方面都得到了较好地优化处理。而且，SHT11无法按照IC协议的编址。除非IC总线上没有连接别的元器件，传感器可以直接连接到IC总线上，这就得要求单片机必须按照SHT11的协议运行。串行时钟输入（SCK）主要用于SHT11和微处理器之间的同步通讯。但是接口已经包含了静态逻辑，所以不会有最小的SCK频率存在。串行数据（DATA）引脚是三态结构，用来读取SHT11的数据，在向SHT11发送命令的时候，DATA会在SCK的上升沿有效并且在SCK处于高电平时要保证持续稳定。同时在SCK下降沿之后改变。保证通讯的安全,DATA有效时间一般在SCK的上升沿前与下降沿后而且分别延长到Tsu和Thu。当从SHT11读取数据信息时DATA Tv会在SCK变低之后有效，并且会维持到SCK的下一个下降沿。同时为了保证信号不会放生冲突，微处理器必须驱动DATA处在低电平的状态下；同时也需要一个外部的上拉电阻把信号提拉到高电平一般情况下微处理器的I/O电路已经包含了上拉电阻。SHT11引脚图如图2-6所示。图2-6引脚功能图2.3.2 SHT11的基本原理SHT11温湿度传感器主要集成了以上多种技术与一个芯片的多功能的新型智能传感器，SHT11正常工作时，主要通过温湿度传感器对外部环境中采集相关的感应信号。由于在采集温湿度信息时采集到的信号相对而言十分的微弱，此时需要通过集成放大器将感应信号不失真成比例的放大到所需要的倍数。被放大的感应信号则要经过14位的A/D转换器进行数模转换。最后经过与外部连接的二线串行数字接口（SCK时钟线、DATA数据线）输出数字信号。SHT11的外部接口主要有：GND（地线）、DATA（双向数据线）、SCK（时钟线入口）、VDD（电源线）。次温湿度传感器主要以CMOS芯片为核心，外围的材料顶层主要采用了环氧的LCP底层是FR4。SHT11满足ROHS以及WEEE的标准，所以不含有Pb、Cd、Hg、Cr(6+)、PBB以及PBDE。但是由于通信的协议和通用I2C总线是不能够兼容的，所以必须要通过微处理器（单片机）的I/O口的仿真该通讯的时序。SHT11在工作运行时受到微处理控制器的5个5位指令代码实现。指令代码由表2-1所示。表2-1指令代码表：指令代码含义00011温度的测量00101湿度的测量00110读取内部状态寄存器00111写入内部状态寄存器11110复位指令，把内部的状态寄存器复位到最初的默认值，在下一个指令前最少要等11ms其他保留2.3.4 SHT11通讯复位时序SHT11通上电以后一般传感器在前11ms都会进入休眠的状态，在这一段时间内是不可以对SHT11发送任何的指令。SHT11发送指令用一组“启动传输”的时序完成数据的初始化。其中包含：SCK时钟在高电平是DATA转换为低电平，随后SCK也转为低电平。可以参见下图2-8所示。图2-8启动传输图在SHT11的通讯突然中断时，在串行数据线DATA处于高电平时，可以触发串行时钟接口SCK9次甚至更多随后发出相关的“传输启动”的时序。然而这些时序只是对串口的复位而已，在状态寄存器中的内容仍然有所保留。SHT11通常通过对状态寄存器发送的命令来实现一些高级功能，比如：电量不足的提醒以及测量分辨率的选择等。状态寄存器受到读取后有8位状态寄存器里的内容将会被读出或者写入。对于SHT11来说在工作时SHT11的测量分辨率选择默认14bit（温度）与12bit（湿度），为满足需要有时可以将测量的分辨率降低至12bit和8bit，特别是用于测量速度很高或是功耗特别低的要求。当电量不足2.47V的时候将会发出警告。精确度一般在正负0.05V左右。当向状态寄存器内部写入相关的指令启动SHT11内部的加热器时，一般的情况下加热器能将SHT11温湿度传感器的温度高于环境温度的5-10左右，功率消耗约为8mA5V左右。2.3.5 信号的转换湿度主要为非线性补偿，用下面的公式2-1计算可得到精确的测量数据： （2-1）一般情况下99%RH乃至以上的湿度都是要经过处理最终以100%RH的湿度显示出来的。如图2-9所示。图2-9相对湿度转变图露点是由湿度和温度读书加之计算而得出的，这是因为温度以及湿度都是集成与一个芯片电路上，因此SHT11可以测量露点。露点的计算方法各式各样，然而，大部分却很复杂。一般在-4050的温度测量范围在设备以及机械中使用SHT11温湿度传感器时，一定要保证用于测量的SHT11和用来参考的传感器处在同一条件同一温湿度的环境下。2.3.6 湿度信号的温度补偿实际中温度与测试的参考温度都是在25的环境下即（77）存在一定的差异，所以此时湿度信号需要得到温度的补偿。温度校正的粗略对应如下0.12%RH/50%RH。因能隙材料的PTAT研制出的SHT11传感器的线性非常好。所以可用以下的公式2-2表示出数字输出（Sot）转变为温度值。 （2-2）2.3.3 SHT11温湿度检测电路设计SHT11在发布测量指令的同时，控制还要等待测量的结束。一般的情况下这一过程需要历时20/80/300ms三个时间点，分别对应于8/12/14bit测量。确切的时间由取决于内部的晶振速度，最多在-30%的范围内变化。通过串行数据DATA的下拉至低电平并且进入到空闲的模式，此时测量就结束。此时控制器会在再一次触发SCK时钟之前，必须要等待这一数据备妥信号来读取数据。检测的数据可以优先被存储起来，这样以便于控制器能继续执行其他的的任务。需要的时候可以将数据再读取出来。随后传送两个字节的测量数据以及一个字节的CRC奇数和偶数校验。UC必须要由DATA的下拉变为低电平才能确认每一个字节。当收到CRC的确认位以后，说明通讯已经结束。此时SHT11就会自动进入到休眠的模式。SHT11的数据线DATA与单片机的P2.5I/O口接连，时钟线SCK与P2.4I/O口连接。SHT11温湿度传感器电路与单片机接线图如图2-7所示。图2-7 SHT11温湿度传感器电路与单片机接线图2.4 LCD12864液晶显示12864液晶显示器是一种图形点阵的液晶显示器，其由5V的电压驱动，内部设有8192个16*16的点阵，而且128个字符（8*16点阵）以及64*256点阵的显示RAM（GDRAM）。与外部的存储器(CPU)接口方式为并行或者串行两种控制方式。工作时的温度大约为-0至60左右，存储温度约为-20至70。12864还带有中文字库的128X64-0402B，而且每屏能够显示4行8列一共32个16*16点阵的汉字，每个显示RAM能够显示1个中文字符或者2个16*8点阵全高的ASCII码字符，也就是说每屏最多能实现32个中文字符或是64个ASCII码字符的显示。12864液晶显示器内部还提供了128*2字节字符的显示RAM缓冲区域（DDRAM）。12864液晶显示器的各个端口功能如表2-3所示。表2-3 12864液晶显示引脚功能表：编号符号引脚说明编号符号引脚说明1Vss电源地端口11D4数据端口2Vdd电源正极端口12D5数据端口3VO液晶显示对比度调节端口13D6数据端口4RS数据/命令选择端口（H/L）14D7数据端口5R/W读/写选择端口（H/L）15PSB并/串选择端口H并、L串6E是能信号端口16NC空脚端口7D0数据端口17RST复位，低电平有效8D1数据端口18NC空脚端口9D2数据端口19BLA背光电源正极10D3数据端口20BLK背光电源负极LCD显示运行时就要对所显示的内容显示位置定位。显示ASCII码字符和中文字符的过程是一样的，但是在显示连续字符的同时，只需要设定一次显示地址就行，这是由模块自动对地址加1指向下一个字符的位置。如果字符的编码是2字节时，必须先写入高位字节，进而再写入低位的字节。一般的情形下12864液晶显示模块在接收命令之前都会向处理器先确认显示模块内部是否处于非忙的状态。12864液晶显示器的硬件电路如图2-10所示。图2-10 12864接线图2.5 报警电路本次设计主要的系统主要以监测和报警为主，该设计的报警系统由蜂鸣器以及指示灯为主。在实际的温湿度超过以及小于最初用户规定的区间内报警器会持续的响起，而LED也会亮起。该报警系统具有当工作人不在监控室监控画面时，也可以通过监听蜂鸣器的报警声，或者是在蜂鸣器发生故障时通过报警指示灯是否亮起可以了解到环境中的温湿度状况。由89C51并行I/O口P2.6与P2.7传输指令。系统报警电路如图2-11所示。图2-11报警电路2.6 小结 本章主要介绍课题设计硬件电路，89C51单片机最小系统的控制端口及中断源，复位报警电路的基本原理、12864液晶显示器、SHT11温湿度传感器以及SHT11内部的工作原理等综合的硬件电路。363 系统软件设计本次设计中软件设计主要是针对SHT11的温湿度的检测数据和数据的采集、时间数据的采集、12864液晶显示、及温湿度限值数据比较等读写的程序和算法程序的编写等。3.1 系统主程序设计 主函数程序是整个系统的循环运行的综合，单片机主程序是控制整个系统的控制中心，对89C51各功能引脚的定义 和温湿度上下限的软件设定值，温湿度数据信号的读取处理控制着系统的报警以及显示等。程序运行时，单片机将进行各个引脚初始化，随后判断SHT11是否存在以及是否做好检测做准备。进而进行温湿度检测读取相应的数据，而此时单片机接收SHT11所传来温湿度数据以及对数据信号进行转化处理成温湿度的实际值再由液晶显示器显示出温湿度的值。在将温湿度值显示出来之后还需对其与用户先前设定的温湿度上下限值进行比较，当环境中的温湿度不在用户所设定的上下限值内时，单片机会向报警电路发出指令，令器报警。主程序的基本流程图如图3-1所示。图3-1主程序流程图3.2 温湿度测量子程序 通常情况下SHT11温湿度传感器在运行时，第一步要将信号的传输进行初始化随后启动SHT11的测量时序，也就是当SCK时钟线处于第一个高电平时，且在第二个高电平的时候，DATA串行数据线转换为高电平。SHT11的测量指令包括3个地址以及5个指令位。当单片机发出一组8bite时（该功能由函数SHT11_Sendbyte实现），串行DATA数据会在第八个SCK时钟的下降沿将被设置成低电平，第9个SCK时钟指令确认，然而DATA在其本身下降沿之后将恢复为高电平（由SHT11_Answer函数实现）。此时单片机会暂时停止发送SCK时钟时序并且进入到空闲的模式，做好准备读取测量的数据。SHT11在数据转换结束之后， DATA转换低电平，继而单片机继续发出时钟序列来，以读取2个8 bit的测量数据以及1个8 bit的CRC奇偶数的校验（该功能SHT11_End函数实现）。所有数据将从MSB开始，右值为有效。其中，同时在每个字节传输结束之后，全部需要发出一个时钟的高电子ACK，并且将DATA转换为低电平，确保读取的成功。同时在测量和传输结束后，SHT11将会自动转入休眠的模式。温湿度检测如图3-2所示。图3-2温湿度流程图SHT11温湿度检测程序代码流程如下所示：/*函数功能:SHT11启动时序*/*函数功能:检测SHT11的响应信号(在第九个时钟周期)*/void SHT11_Answer() /SHT11响应信号函数SHT11_SCK=1; /SHT11时钟SCK为高电平delay(1); /延时1while(SHT11_DATA=1); /SHT11数据DATA高电平循环函数SHT11_SCK=0; /时钟SCK变低电平SHT11_DATA=1; /数据DATA变电平/*函数名称：SHT11_Test_Finish()函数功能:检测SHT11温湿度检测是否完毕*/void SHT11_Test_Finish() /检测SHT11温湿度测量是否完毕函数while(SHT11_DATA=1); /SHT11数据DATA高电平循环函数/*函数名称：SHT11_Receivebyte()函数功能:从SHT11接收8bite数据*/uchar SHT11_Receivebyte() /从SHT11内接收的的8bite数据函数uchar i; /i变量定义声明uchar dat; /dat变量定义声明SHT11_SCK=0; /时钟赋值低电平0delay(1); /延时函数for(i=0;i8;i+)SHT11_SCK=1; /时钟赋值高电平1delay(1);dat=dat1; /变量赋值限值远小于1if(SHT11_DATA) /数据值DATA判断函数dat=dat|0x01; /变量dat和0x01或运算delay(1); elsedat=dat&0xfe; /变量dat和0x01或运算delay(1); /延时 SHT11_SCK=0; /时钟赋值低电平0delay(1); /延时SHT11_DATA=1; /数据线赋值高电平1（释放数据总线）return(dat); /返回值/*函数名称：MCU_Answer()函数功能:单片机向SHT11发送应答信号*/void MCU_Answer() SHT11_SCK=0; /时钟赋值低电平0delay(1); /延时SHT11_DATA=0; /数据线赋值低电平0delay(1); /延时SHT11_SCK=1; /数据线赋值高电平1（释放数据总线）delay(1); /延时SHT11_SCK=0; /时钟赋值低电平0delay(1); /延时SHT11_DATA=1; /释放数据总线 这条指令非常重要 不加的话导致单片机不能读取低8位/*函数名称:SH