一款簡(jiǎn)單溫濕度測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)

四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 祝建科

1.硬件電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一款能夠幫助居民檢測(cè)溫度、濕度信息的溫濕度檢測(cè)儀。本系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，價(jià)格便宜。

溫濕度測(cè)量?jī)x系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，電路包括：DHT11傳感器、中央處理器CPU、時(shí)鐘及復(fù)位電路、液晶顯示。

圖1 -1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

單片機(jī)最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對(duì)51系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、電源電路、復(fù)位電路和晶振電路，如圖1-2所示。這里電源采用計(jì)算機(jī)USB供電，復(fù)位電路采用上電復(fù)位，晶振電路采用12MHz晶振。

圖1 -2 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖

1.2 溫濕度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

這里溫濕度測(cè)量，采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，其電路如圖1-4所示。

表2-1 DHT11引腳表

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。

如圖1-2所示，是溫、濕度傳感器DHT11管腳分布圖，表2-1是它的功能情況。

圖1 -3 DHT11管腳分布圖

圖1 -4 溫濕度檢測(cè)電路

圖1 -5 LCD1602引腳圖

圖1 -6 系統(tǒng)電路圖

1.3 顯示電路設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)顯示由1602液晶顯示屏完成，實(shí)時(shí)顯示溫濕度數(shù)據(jù)，方便用戶。

圖2 -1 主程序流程圖

圖2 -2 T0中斷顯示流程圖

圖2 -3 溫度測(cè)量流程圖

電路如圖1-5所示，1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2，即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。

1.4 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

圖2 -4 顯示溫度流程圖

各電路模塊設(shè)計(jì)完成，組合起來就形成系統(tǒng)電路，電路工作原理如下：溫濕度檢測(cè)電路，檢測(cè)到溫濕度信號(hào)，這里采用的DHT11數(shù)字溫濕度傳感器輸出的是已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)，可以直接從單片機(jī)的P3.0輸入，經(jīng)單片機(jī)處理后，直接由液晶顯示器LCD1602顯示出來。系統(tǒng)電路如圖1-6所示。

2.軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的主要功能是根據(jù)當(dāng)前的溫度及濕度，利用溫濕度傳感器把當(dāng)前的溫濕度傳遞給顯示器。系統(tǒng)軟件可分為兩個(gè)功能模塊：

(1)溫濕度檢測(cè)：檢測(cè)當(dāng)前溫度傳感器的溫度和濕度。

(2)顯示：顯示當(dāng)前溫度、濕度，采用定時(shí)器中斷進(jìn)行時(shí)顯示。

2.1 主程序

系統(tǒng)主程序由主函數(shù)流程和T0中斷顯示流程組成，如圖2-1所示和2-2所示。

圖3 -1 電路實(shí)物圖

2.2 溫度測(cè)量程序

溫度測(cè)量程序模塊流程圖如圖2-3所示。

2.3 濕度顯示程序

溫度測(cè)量程序模塊流程圖如圖2-4所示。

3.電路系統(tǒng)的制作與調(diào)試

本電路制作簡(jiǎn)單，只要焊接沒有問題，端口連接沒有錯(cuò)誤，很快就能完成。完成后的電路實(shí)物如圖3-1所示。

通電前再次檢查電路，檢查無誤后開啟電源，用萬用表檢查單片機(jī)和1602液晶顯示器、溫濕度傳感器DHT11各引腳電壓正常后，觀察1602液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示的數(shù)據(jù)，在當(dāng)前溫濕度環(huán)境中，用手觸摸DHT11傳感器或用口對(duì)著傳感器一定位置哈氣，再觀察1602液晶顯示數(shù)據(jù)發(fā)生變化。經(jīng)測(cè)試電路工作正常，能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能。

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