SHT11温湿度监测及其显示系统软件设计
目 录
1 引言 1
1.1 选题背景 1
1.2 研究现状及发展趋势 1
2 系统总体方案设计 1
2.1 设计要求 1
2.2 方案选择 2
3 系统硬件设计 2
3.1 整体方案设计 2
3.2 最小系统电路 3
3.3 SHT11传感器电路 7
3.4 按键输入电路 9
3.5 液晶显示电路 10
3.6 报警电路 12
4 系统软件设计 12
4.1 总体程序设计 12
4.2 Keil软件介绍 13
4.3 声明函数 14
4.4 延时函数 14
4.5 LCD显示函数 15
4.6 SHT11函数 18
4.7 键盘扫描函数 21
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
附录A 原理图 26
附录B PCB图 27
附录C 程序清单 28
1 引言
温湿度作为生产和生活中一个重要的参数,影响着社会的方方面面；在气象方面，温湿度影响着环境舒适度；在农业方面，温湿度影响着农作物种类、质量和产量；同时在环境保护，国家防卫，科技研究等方面，温湿度都有很多重要的影响。在智能化概念提出之后，温湿度监测技术变得多样化，开始满足在不同地点不同气候条件下的实时准确监测[1]。由于温湿度对人们日常生活有很大的影响，因此对温湿度监测系统的研究有深远的意义。随着我国逐渐增大科研投资，温湿度监测系统有了长足的进步。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
/> 1.1 课题背景
温湿度对人们的生活有很大的影响，因此人们在这方面的研究也逐渐增多，很多智能家居都带有温湿度监测系统，比如说空调、冰箱都会有相关温湿度监测的应用。进入二十一世纪，随着在智能芯片上的突破，温湿度监测系统有了更强大的芯片基础，可以满足各种各样的需求，对温湿度的研究变得多样化，这期间有很多温湿度监测芯片被开发出来。因此以智能芯片控制核心的温湿度监测系统是未来的研究方向。
1.2 研究现状及发展趋势
最近几年，温湿度监测技术开始从构造繁琐、实现功能少、花费多向集成化、智能化、低成本的方向转变[2]。经过科学家的不懈努力，温湿度监测系统获得了很大的成功。如今，温湿度监测装置的重要功能是对数据的收集，常用的装置有：自动降温装置、数字温湿度计等等。
目前，我国温湿度监测系统采取的方式是：“温-阻”发和“温-湿”法，也就是选取电阻型的温湿度传感器，利用其阻值随温湿度变化测定空气的温度以及相对湿度。这些年，我国不少科研单位在温湿度芯片的研发上不断实践，像自动装置的温湿度传感器智能测试系统等，都取得了很大突破。
2 系统总体方案设计
2.1 设计要求
1）可同时进行温度和湿度的测量。
2）采用1602形式温湿度数据。
3）用按键对温湿度的范围值进行设定。
4）一旦超出报警范围，蜂鸣器鸣叫。
5）有相应的指示灯指示是哪个数据超出范围。
2.2 方案选择
2.2.1 传感器的选择
方案一：选择SHT11温湿度传感器。由瑞士的一家公司研发。信号发送选用I2C总线方式。可以用来同时测量温度和湿度。能够测量的湿度0-100%，能够监测的温度是-40-+123.8℃[2]。跟其他元件一样，都有误差。湿度误差为0.03%RH,温度误差为0.01℃。
方案二：选择DHT11温湿度传感器。信息的发送和收集采用Single —Bus方式。湿度范围值：20%-90%，温度范围值：0-50℃。同时也存在误差，湿度的误差是±5%，温度的误差是±2℃。
综上所述，在市面上，和SHT11两种芯片是可以相互替换，各有优缺点。SHT11在测量的精确度和稳定性要高于，但是操作繁琐、芯片价格较高；优缺点与之相对。在充分考虑之后，我们选择精度和稳定性更高的方案一。
2.2.2 单片机的选择
方案一：选择FPGA。该类器件可以同时进行多种任务，较快的反馈外围不同的数字量，但是处理数据比较繁琐，同时价格比较高。
方案二：选择STC89C52，处理快，抗干扰好的优点。可以方便的进行代码的移植，运行简单，可靠性高，适合在现实中使用[3]。MUC技术在现在有了很大的发展，性价比高。
按照上面的分析，选择较为简单方便的STC89C52，所以选择方案二。
3 系统硬件设计
3.1 整体方案设计
3.1.1 系统概述
本设计采用MCU作为控制芯片，同时采用晶振和电容构成的晶振模块，电阻和电解电容构成的复位模块，共同构成单片机的最小系统。其它模块围绕着最小系统进行。其中包括，采用SHT11采集温度和湿度的数值发送给MCU。按键部分使用市面上常见的轻触按键作为系统的输入设置模块。输出则采用蜂鸣器+LED的形式。供电模块采用+5V的直流电，可以用3节7号电池或者用USB电源供电。
3.1.2 系统框图
图3.1系统框图
3.2 最小系统电路
3.2.1 STC89C52简介
（1）概述
STC89C52是由STC在2005年发布的一款MCU，是具有8KB的Flash，高性能，低电平的微处理器。单片机由CPU,FLASH,SRAM,UART,EEPROM,WATCHDOG,定时/计数器，I/O口等功能模块[4]。此MCU自带存储器EEEPROM，其他的MCU没有自带存储器，需要外部接存储器如ATMEL公司的AT24C02，所以STC89C52单片机节约了空间和材料。
目前普遍的单片机采用PDIP直插式的封装，也有PQFP/TQFP贴片式封装。这里我们采用40管脚的单片机。我们按照功能分为三种：
①时钟、电源引脚②编辑控制引脚③I/O口引脚。
（2）主要功能特性
8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM；
32个双向I/O口；
256x8bit内部RAM ；
3个计数/定时器[3]；
时钟频率0-24MHz；
2个串行中断；
可编程UART串行通道；
2个外部中断源；
共8个中断源；
2个读写中断口线；
3级加密位；
低功耗空闲和掉电模式；
软件设置睡眠和唤醒功能；
（3）单片机的管脚介绍
此单片机为40个引脚，其引脚的排列方式见3.2。其中，各引脚的功能如下所示：
ALE/PROG（30脚）-地址锁存/编程脉冲。ALE：隔离数据和低位编码。PROG用来存放将要执行的程序。因为现在有很多单片机自带RAM，所以这个引脚作用没有以前那么大。
1 引言 1
1.1 选题背景 1
1.2 研究现状及发展趋势 1
2 系统总体方案设计 1
2.1 设计要求 1
2.2 方案选择 2
3 系统硬件设计 2
3.1 整体方案设计 2
3.2 最小系统电路 3
3.3 SHT11传感器电路 7
3.4 按键输入电路 9
3.5 液晶显示电路 10
3.6 报警电路 12
4 系统软件设计 12
4.1 总体程序设计 12
4.2 Keil软件介绍 13
4.3 声明函数 14
4.4 延时函数 14
4.5 LCD显示函数 15
4.6 SHT11函数 18
4.7 键盘扫描函数 21
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
附录A 原理图 26
附录B PCB图 27
附录C 程序清单 28
1 引言
温湿度作为生产和生活中一个重要的参数,影响着社会的方方面面；在气象方面，温湿度影响着环境舒适度；在农业方面，温湿度影响着农作物种类、质量和产量；同时在环境保护，国家防卫，科技研究等方面，温湿度都有很多重要的影响。在智能化概念提出之后，温湿度监测技术变得多样化，开始满足在不同地点不同气候条件下的实时准确监测[1]。由于温湿度对人们日常生活有很大的影响，因此对温湿度监测系统的研究有深远的意义。随着我国逐渐增大科研投资，温湿度监测系统有了长足的进步。
/> 1.1 课题背景
温湿度对人们的生活有很大的影响，因此人们在这方面的研究也逐渐增多，很多智能家居都带有温湿度监测系统，比如说空调、冰箱都会有相关温湿度监测的应用。进入二十一世纪，随着在智能芯片上的突破，温湿度监测系统有了更强大的芯片基础，可以满足各种各样的需求，对温湿度的研究变得多样化，这期间有很多温湿度监测芯片被开发出来。因此以智能芯片控制核心的温湿度监测系统是未来的研究方向。
1.2 研究现状及发展趋势
最近几年，温湿度监测技术开始从构造繁琐、实现功能少、花费多向集成化、智能化、低成本的方向转变[2]。经过科学家的不懈努力，温湿度监测系统获得了很大的成功。如今，温湿度监测装置的重要功能是对数据的收集，常用的装置有：自动降温装置、数字温湿度计等等。
目前，我国温湿度监测系统采取的方式是：“温-阻”发和“温-湿”法，也就是选取电阻型的温湿度传感器，利用其阻值随温湿度变化测定空气的温度以及相对湿度。这些年，我国不少科研单位在温湿度芯片的研发上不断实践，像自动装置的温湿度传感器智能测试系统等，都取得了很大突破。
2 系统总体方案设计
2.1 设计要求
1）可同时进行温度和湿度的测量。
2）采用1602形式温湿度数据。
3）用按键对温湿度的范围值进行设定。
4）一旦超出报警范围，蜂鸣器鸣叫。
5）有相应的指示灯指示是哪个数据超出范围。
2.2 方案选择
2.2.1 传感器的选择
方案一：选择SHT11温湿度传感器。由瑞士的一家公司研发。信号发送选用I2C总线方式。可以用来同时测量温度和湿度。能够测量的湿度0-100%，能够监测的温度是-40-+123.8℃[2]。跟其他元件一样，都有误差。湿度误差为0.03%RH,温度误差为0.01℃。
方案二：选择DHT11温湿度传感器。信息的发送和收集采用Single —Bus方式。湿度范围值：20%-90%，温度范围值：0-50℃。同时也存在误差，湿度的误差是±5%，温度的误差是±2℃。
综上所述，在市面上，和SHT11两种芯片是可以相互替换，各有优缺点。SHT11在测量的精确度和稳定性要高于，但是操作繁琐、芯片价格较高；优缺点与之相对。在充分考虑之后，我们选择精度和稳定性更高的方案一。
2.2.2 单片机的选择
方案一：选择FPGA。该类器件可以同时进行多种任务，较快的反馈外围不同的数字量，但是处理数据比较繁琐，同时价格比较高。
方案二：选择STC89C52，处理快，抗干扰好的优点。可以方便的进行代码的移植，运行简单，可靠性高，适合在现实中使用[3]。MUC技术在现在有了很大的发展，性价比高。
按照上面的分析，选择较为简单方便的STC89C52，所以选择方案二。
3 系统硬件设计
3.1 整体方案设计
3.1.1 系统概述
本设计采用MCU作为控制芯片，同时采用晶振和电容构成的晶振模块，电阻和电解电容构成的复位模块，共同构成单片机的最小系统。其它模块围绕着最小系统进行。其中包括，采用SHT11采集温度和湿度的数值发送给MCU。按键部分使用市面上常见的轻触按键作为系统的输入设置模块。输出则采用蜂鸣器+LED的形式。供电模块采用+5V的直流电，可以用3节7号电池或者用USB电源供电。
3.1.2 系统框图
图3.1系统框图
3.2 最小系统电路
3.2.1 STC89C52简介
（1）概述
STC89C52是由STC在2005年发布的一款MCU，是具有8KB的Flash，高性能，低电平的微处理器。单片机由CPU,FLASH,SRAM,UART,EEPROM,WATCHDOG,定时/计数器，I/O口等功能模块[4]。此MCU自带存储器EEEPROM，其他的MCU没有自带存储器，需要外部接存储器如ATMEL公司的AT24C02，所以STC89C52单片机节约了空间和材料。
目前普遍的单片机采用PDIP直插式的封装，也有PQFP/TQFP贴片式封装。这里我们采用40管脚的单片机。我们按照功能分为三种：
①时钟、电源引脚②编辑控制引脚③I/O口引脚。
（2）主要功能特性
8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM；
32个双向I/O口；
256x8bit内部RAM ；
3个计数/定时器[3]；
时钟频率0-24MHz；
2个串行中断；
可编程UART串行通道；
2个外部中断源；
共8个中断源；
2个读写中断口线；
3级加密位；
低功耗空闲和掉电模式；
软件设置睡眠和唤醒功能；
（3）单片机的管脚介绍
此单片机为40个引脚，其引脚的排列方式见3.2。其中，各引脚的功能如下所示：
ALE/PROG（30脚）-地址锁存/编程脉冲。ALE：隔离数据和低位编码。PROG用来存放将要执行的程序。因为现在有很多单片机自带RAM，所以这个引脚作用没有以前那么大。
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