SHT11温湿度监测及其显示系统硬件设计
目 录
1 绪论 1
1.1 选题的背景 1
1.2 选题的现实意义 1
1.3 主要研究的内容 1
2 总体设计 2
2.1 设计目标 2
2.2 整体结构 2
2.3 MCU的选择 2
3 主控模块 6
3.1 最小电路模块 6
3.2 电源模块 7
3.3 LCD显示模块 8
3.4 温湿度传感器模块 10
3.5 按键导入模块 12
3.6 蜂鸣器模块 13
3.7 LED显示模块 14
4 硬件调试部分 15
结 论 18
参 考 文 献 20
附录A 硬件总设计图 21
1 绪论
温湿度在物理量中具有十分重要的地位,也是工农业生产环节最常见、最关键的工艺参照数据之一。在工业农业生产、大气天象、环境保护、国家边防、科学研究等领域，对温、湿两个参数检测和控制的要求非常频繁。温湿度两个参数的准确测量对药品研制、制造食物、纸张制造等领域也是相当的重要。社会生产力的经常提升,对温湿度监察的要求、测量范围、温湿度的检测技术的规定也逐渐苛刻。经过了许多年的探索和实践，我国温室大棚科技的发展已经突飞猛进，已经逐渐趋于先进和完善。可是在很多方面还有需要改进和提高的地方。可以说，对于温湿度控制系统的研究具有重要的科学价值。
1.1 选题的背景
这些年来对温湿度研究的逐渐加深，温湿度参数的普及率得到了大幅提升。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
在现代化的任何行业都引起了人们的高度重视。科学生产力的大力提高导致了对温湿度的要求逐渐严格，因此对温湿度的监测控制有深远影响。
1.2 选题的现实意义
当今检测系统中温湿度的测量是不可分割的一部分，在产品品质、节能和安全等地方起着不可忽视的地位。所以,各个国家越来越重视温湿度的技术及其装置的快速和精确性。这些年，实现温、湿度两参数的在线检测使用人性化数字式科学温、湿参数传感元件已成为大势所趋。
在工业农业发展、大气天象、生物圈保护、国家边防、科学研究、航空航海等部门,对周围温、湿度这两个参数的不断检测与操作已经非常频繁。对于制药研究、生产食品、纸张生产等行业来说，温湿度的准确测量是不可或缺的。而且,湿度检查相对来说比较麻烦，温度次之。原因是温度是单个的被测参数，而湿度会随着气体压力和空气温度的改变不断变化。
1.3 主要研究的内容
本课题是以STC89C52基本系统为核心的一套检测装置。有信号获取、信号解析和信号处理三个部分，温度检测范围：-30℃-+50℃；湿度检测范围：10%-100%RH；温度、湿度显示方式：四位显示；报警方式：声光报警。具体包括 A/D 转换、单片机系统、复位电路、温度检测、湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计[1]。
2 总体设计
2.1 设计目标
首先由温湿度传感器对被测环境四周温、湿两个参数的数据进行获取。然后通过单片机分析，发送到LCD液晶屏上进行显示。并且可以对温湿度测量的最大（小）值进行设置。如果超过这个范围，蜂鸣器就会工作，开始鸣叫[2]。并且相应的LED灯会点亮。
2.2 整体结构
系统框图如下图2.2
图2.2 系统框图
2.3 MCU的选择
挑选STC89C52单片机用作微处理元件。收集来自SHT11温、湿两参数传感元件的信号。经过处理，传递给LCD液晶显示屏。
2.3.1 STC89C52单片机
本设计使用的STC89C52是由宏晶科技有限公司生产的一款单片机。它属一类所需能源少、效益高，带有8K字节Flash的迷你型控制元件。它的关键部分是经过更新的MCS-51，这使它不仅仅占有51单片机的性能，还占具了许多新增的性能。STC89C52具有灵敏的8位CPU还有在系统中可以编辑的闪存。基于这些优点，这累单片机性能卓越、效益高，能运用于更广的领域。
STC89C52是单独的 8位单片元件，电压不高，拥有8k bytes的支持来回清除记录的Flash单读代码存储元件。使用了ATMEL企业的高重量比、非易失性存储研究创建的元件，配合准则：MCS-51发出命令，片内用8位中心解决元件和Flash寄存，可为您提供许多较复杂应用场合。
STC89C52的接口有40支，外面两个方向导入/导出接口32支，并且含有内外暂停口2支，16位可编辑定时计数元件3枚,全双工串行交流口2枚，阅览记录口线2枚。STC89C52有三种封装形式[3]，分别是：PDIP、PQFP/TQFP及PLCC，以适应不同产品的需求。
芯片引脚如图2.3：
图2.3 STC89C52
STC89C52引脚功能说明：
1、主电源引脚
Vcc（40脚），电源正端接＋5V；
Vss（20脚），电源地端接＋5V；
通常Vcc要接短周期去耦电力容量，Vss接高周期滤波电力容量。
2、外面接晶状物或外面振动元件引脚
XTAL1（19脚）：与外面晶状物振动的某个连接点连接。在单片元件里，接入端是单个非正向的扩展元件，它组成了元件内振动元件OSC。此引脚应接地时应当使用外面振动器。
XTAL2（18脚）：接外面晶体振动的第二位连接点。在芯片里接到反相放大装置的导出端口和里面钟表线路的接收口。如果使用外面振动器，这个连接点接外面振动器发出端。3、控制信号线
①RST/VPD（9脚）：在振动器运作时，在这个支上产生双个机器周期的高电压导致单片机归位。建议在这个引脚跟VSS引脚之间接上一个大概8.2k的下拉电阻，跟VSS引脚内部接入一个大概10μF的电容，用来确定无误地归位。 接收口是归为数据，归位/失电情况内面RAM的第二用电源接收口。 VSS失电途中，这个引脚能接通备使电源，用来确定内部RAM的信号不被破坏。若VSS主电路下掉到低于规定的电压，但VPD在它规定的电力范围（5±0.5V）中，VPD可向里面RAM传送备使电源。
②ALE/PROG（30脚）：在走访外面寄存元件时，ALE（准许位置锁存）的导出用来锁定位置的低位字符。即便不走访外面寄存元件，ALE端还是按照固有的频率间断性地产生正脉冲数据。这个频率是振动元件周期的6倍。因而，它可作为对外导出的计时元件，或者作为定时工具。可是需留意的是，每次走访外面信息寄存元件时，要跨过某个ALE脉冲。ALE口可以驱使（收纳或导出电流）8个LS类的TTL导入电路。对EPROM单片机（例8751）来说，于EPROM编码过程中，此接口用来导出编码脉冲。位置锁定保存允许/编辑脉冲接收，在P0端的低8位位置给ALE锁定保存；输送脉冲信息，对片中EPROM计划。
1 绪论 1
1.1 选题的背景 1
1.2 选题的现实意义 1
1.3 主要研究的内容 1
2 总体设计 2
2.1 设计目标 2
2.2 整体结构 2
2.3 MCU的选择 2
3 主控模块 6
3.1 最小电路模块 6
3.2 电源模块 7
3.3 LCD显示模块 8
3.4 温湿度传感器模块 10
3.5 按键导入模块 12
3.6 蜂鸣器模块 13
3.7 LED显示模块 14
4 硬件调试部分 15
结 论 18
参 考 文 献 20
附录A 硬件总设计图 21
1 绪论
温湿度在物理量中具有十分重要的地位,也是工农业生产环节最常见、最关键的工艺参照数据之一。在工业农业生产、大气天象、环境保护、国家边防、科学研究等领域，对温、湿两个参数检测和控制的要求非常频繁。温湿度两个参数的准确测量对药品研制、制造食物、纸张制造等领域也是相当的重要。社会生产力的经常提升,对温湿度监察的要求、测量范围、温湿度的检测技术的规定也逐渐苛刻。经过了许多年的探索和实践，我国温室大棚科技的发展已经突飞猛进，已经逐渐趋于先进和完善。可是在很多方面还有需要改进和提高的地方。可以说，对于温湿度控制系统的研究具有重要的科学价值。
1.1 选题的背景
这些年来对温湿度研究的逐渐加深，温湿度参数的普及率得到了大幅提升。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
在现代化的任何行业都引起了人们的高度重视。科学生产力的大力提高导致了对温湿度的要求逐渐严格，因此对温湿度的监测控制有深远影响。
1.2 选题的现实意义
当今检测系统中温湿度的测量是不可分割的一部分，在产品品质、节能和安全等地方起着不可忽视的地位。所以,各个国家越来越重视温湿度的技术及其装置的快速和精确性。这些年，实现温、湿度两参数的在线检测使用人性化数字式科学温、湿参数传感元件已成为大势所趋。
在工业农业发展、大气天象、生物圈保护、国家边防、科学研究、航空航海等部门,对周围温、湿度这两个参数的不断检测与操作已经非常频繁。对于制药研究、生产食品、纸张生产等行业来说，温湿度的准确测量是不可或缺的。而且,湿度检查相对来说比较麻烦，温度次之。原因是温度是单个的被测参数，而湿度会随着气体压力和空气温度的改变不断变化。
1.3 主要研究的内容
本课题是以STC89C52基本系统为核心的一套检测装置。有信号获取、信号解析和信号处理三个部分，温度检测范围：-30℃-+50℃；湿度检测范围：10%-100%RH；温度、湿度显示方式：四位显示；报警方式：声光报警。具体包括 A/D 转换、单片机系统、复位电路、温度检测、湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计[1]。
2 总体设计
2.1 设计目标
首先由温湿度传感器对被测环境四周温、湿两个参数的数据进行获取。然后通过单片机分析，发送到LCD液晶屏上进行显示。并且可以对温湿度测量的最大（小）值进行设置。如果超过这个范围，蜂鸣器就会工作，开始鸣叫[2]。并且相应的LED灯会点亮。
2.2 整体结构
系统框图如下图2.2
图2.2 系统框图
2.3 MCU的选择
挑选STC89C52单片机用作微处理元件。收集来自SHT11温、湿两参数传感元件的信号。经过处理，传递给LCD液晶显示屏。
2.3.1 STC89C52单片机
本设计使用的STC89C52是由宏晶科技有限公司生产的一款单片机。它属一类所需能源少、效益高，带有8K字节Flash的迷你型控制元件。它的关键部分是经过更新的MCS-51，这使它不仅仅占有51单片机的性能，还占具了许多新增的性能。STC89C52具有灵敏的8位CPU还有在系统中可以编辑的闪存。基于这些优点，这累单片机性能卓越、效益高，能运用于更广的领域。
STC89C52是单独的 8位单片元件，电压不高，拥有8k bytes的支持来回清除记录的Flash单读代码存储元件。使用了ATMEL企业的高重量比、非易失性存储研究创建的元件，配合准则：MCS-51发出命令，片内用8位中心解决元件和Flash寄存，可为您提供许多较复杂应用场合。
STC89C52的接口有40支，外面两个方向导入/导出接口32支，并且含有内外暂停口2支，16位可编辑定时计数元件3枚,全双工串行交流口2枚，阅览记录口线2枚。STC89C52有三种封装形式[3]，分别是：PDIP、PQFP/TQFP及PLCC，以适应不同产品的需求。
芯片引脚如图2.3：
图2.3 STC89C52
STC89C52引脚功能说明：
1、主电源引脚
Vcc（40脚），电源正端接＋5V；
Vss（20脚），电源地端接＋5V；
通常Vcc要接短周期去耦电力容量，Vss接高周期滤波电力容量。
2、外面接晶状物或外面振动元件引脚
XTAL1（19脚）：与外面晶状物振动的某个连接点连接。在单片元件里，接入端是单个非正向的扩展元件，它组成了元件内振动元件OSC。此引脚应接地时应当使用外面振动器。
XTAL2（18脚）：接外面晶体振动的第二位连接点。在芯片里接到反相放大装置的导出端口和里面钟表线路的接收口。如果使用外面振动器，这个连接点接外面振动器发出端。3、控制信号线
①RST/VPD（9脚）：在振动器运作时，在这个支上产生双个机器周期的高电压导致单片机归位。建议在这个引脚跟VSS引脚之间接上一个大概8.2k的下拉电阻，跟VSS引脚内部接入一个大概10μF的电容，用来确定无误地归位。 接收口是归为数据，归位/失电情况内面RAM的第二用电源接收口。 VSS失电途中，这个引脚能接通备使电源，用来确定内部RAM的信号不被破坏。若VSS主电路下掉到低于规定的电压，但VPD在它规定的电力范围（5±0.5V）中，VPD可向里面RAM传送备使电源。
②ALE/PROG（30脚）：在走访外面寄存元件时，ALE（准许位置锁存）的导出用来锁定位置的低位字符。即便不走访外面寄存元件，ALE端还是按照固有的频率间断性地产生正脉冲数据。这个频率是振动元件周期的6倍。因而，它可作为对外导出的计时元件，或者作为定时工具。可是需留意的是，每次走访外面信息寄存元件时，要跨过某个ALE脉冲。ALE口可以驱使（收纳或导出电流）8个LS类的TTL导入电路。对EPROM单片机（例8751）来说，于EPROM编码过程中，此接口用来导出编码脉冲。位置锁定保存允许/编辑脉冲接收，在P0端的低8位位置给ALE锁定保存；输送脉冲信息，对片中EPROM计划。
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