温湿度采集系统设计汇总.docx
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温湿度采集系统设计汇总
第1章设计意义及要求.........................................................
1
1.1
设计意义...............................................................
1
1.2
设计要求...............................................................
1
第2章
硬件设计..............................................................
2
2.1AT89S52芯片介绍.......................................................
2
2.2
液晶显示器LCD1602.....................................................
3
液晶显示原理.....................................................
3
液晶显示器分类...................................................
3
显示原理.........................................................
3
LCD1602的基本参数及引脚功能......................................
4
2.3
温湿度模块DHT11介绍...................................................
6
DHT11概括........................................................
6
DHT11传感特征说明................................................
7
DHT11封装信息....................................................
8
串行接口（单线双向）...............................................
8
第3章
设计实现.............................................................
11
3.1
设计框图及流程........................................................
11
3.2
设计结果及剖析........................................................
11
第4章设计总结..............................................................
13
参照文件.....................................................................
14
附录.........................................................................
15
第1章设计意义及要求
1.1设计意义
近来几年来，跟着科技的飞快发展，单片机领域正在不停的走向社会各个角落，还带动传统控制检测
日异月新更新。
在及时运作和自动控制的单片机应用到系统中，单片机现在是作为一个核心零件来使用，
仅掌握单片机方面知识是不够的，还应依据其详细硬件构造，以及针对详细应用对象特色的软件联合，加
以完美。
现代社会愈来愈多的场所会波及到温度与湿度并将其显示。
因为温度与湿度不论是从物理量自己仍是
在实质人们的生活中都有着亲密的关系，比如：
冬季温度为18至25℃，湿度为30%至80%；夏季温度为
23至28℃，湿度为30%至60%。
在此范围内感觉舒坦的人占95%以上。
在装有空调的室内，室温为19至
24℃，湿度为40%至50%时，人会感觉最舒坦。
假如考虑到温、湿度对人思想活动的影响，最适合的室温
度应是工作效率高。
18℃，湿度应是40%至60%，此时，人的精神状态好，思想最矫捷。
所以，本课程设
计就是经过单片机驱动LCD1602，液晶显示温湿度，经过此设计，能够发现本设计有必定的扩展性，并且
能够作为其余相关设计的基础。
怎样高效、稳固地对数据（包含温度、湿度光芒、压力等项目）进行及时收集关于现代的公司、工厂、研究所等对数据精度要求较高的单位拥有特别重要的意义。
1.2设计要求
本系统设计采纳温度和湿度作为收集对象，是以单片机为核心的温度、湿度收集、数字显示系统，用
液晶显示出目前温度、湿度的信息。
以此认识AT89S52芯片为核心外接温度传感器和湿度传感器模块在液
晶显示屏上显示目前的温度和湿度的过程。
1
第2章硬件设计
2.1AT89S52芯片介绍
AT89S52功能特征描绘
:
AT89S52是一种低功耗、高性能
CMOS8位微控制器，拥有8K在系统可编程
Flash储存器。
使用
Atmel
公司高密度非易失性储存器技术制造，与工业
80C51产品指令和引脚完好兼
容。
片上Flash同意程序储存器在系统可编程，
亦适于惯例编程器。
在单芯片上，拥有灵便的8
位CPU和
在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统供给高灵巧、
超有效的解决方案。
AT89S52
拥有以下标准功能：
8k字节Flash，256字节RAM，32
位I/O口线，看门狗准时器，2
个数据指针，三
个16位准时器/计数器，一个6向量2级中止构造，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
此外，AT89S52
可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
安闲模式下，
CPU停止工作，同意
RAM、准时
器/计数器、串口、中止持续工作。
掉电保护方式下，
RAM内容被保留，振荡器被冻结，单片机全部工作停
止，直到下一其中止或硬件复位为止。
AT89S52的主要特征是:
与MCS-51单片机产品兼容；
8K字节在系统可编程Flash储存器；1000次擦写
周期；全静态操作：
0Hz～33Hz；三级加密程序储存器；
32个可编程I/O
口线；三个16位准时器/计数器；
八其中止源；全双工
UART串行通道；低功耗安闲和掉电模式；掉电后中止可唤醒；看门狗准时器；双数
据指针；掉电表记符。
图2-1AT89S52功能引脚图
功能引脚说明：
VCC:
电源
GND:
接地
RST:
复位输入
P0
口：
是一个8位漏极开路的双向
I/O口，也被作为低8位地点/数据复用。
P1
口：
是一个有内部上拉电阻的
8位双向I/O口,在flash编程和校验时，P1口接收低
8位地点字节。
P2
口：
是一个拥有内部上拉电阻的
8位双向I/O口，也接收高8位地点字节和一些控制信号。
2
P3口：
是一个拥有内部上拉电阻的8位双向I/O口，亦作为AT89S52特别功能（第二功能）使用。
ALE/PROG：
地点锁存控制信号。
PSEN:
外面程序储存器选通信号。
EA/VPP:
接见外面程序储存器控制信号。
XTAL1:
振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2:
振荡器反相放大器的输出端。
2.2液晶显示器LCD1602
在平常生活中，我们对液晶显示器其实不陌生。
液晶显示模块已作为好多电子产品的经过器件，如在计
算器、万用表、电子表及好多家用电子产品中都能够看到，显示的主假如数字、专用符号和图形。
在单片
机的人机沟通界面中，一般的输出方式有以下几种：
发光管、LED数码管、液晶显示器。
发光管和LED数
码管比较常用，软硬件都比较简单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章要点介绍字符型液晶显
示器的应用。
在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个长处：
（1）显示质量高
（2）数字式接口
（3）体积小、重量轻
（4）功耗低
液晶显示原理
液晶显示的原理是利用液晶的物理特征，经过电压对其显示地区进行控制，有电就有显示，这样即可
以显示出图形。
液晶显示器拥有厚度薄、合用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特色，
目前已经被宽泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA挪动通信工具等众多领域。
液晶显示器分类
液晶显示的分类方法有好多种，往常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。
除了黑白显示外，
液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。
假如依据驱动方式来分，能够分为静态驱动（Static）、纯真矩阵
驱动（SimpleMatrix）和主动矩阵驱动（ActiveMatrix）三种。
显示原理
第一是液晶的线段的显示。
点阵图形式液晶由M×N个显示单元构成，假定LCD显示屏有64行，每行
有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点构成，屏上64×16个显示单
元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应地点的亮暗对应。
比如屏的第一行的
亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮
线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，
3
（002H）=00H，．．....（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗
线构成的虚线。
这就是LCD显示的基来源理。
其次是液晶字符的显示。
用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵构成，
既要找到和显示屏幕上某几个地点对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不一样位为“1”，其余的
为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。
这样一来就构成某个字符。
但因为内带字符发生器的控制器
来说，显示字符就比较简单了，能够让控制器工作在文本方式，依据在LCD上开始显示的队列号及每行的
列数找出显示RAM对应的地点，建立光标，在此奉上该字符对应的代码即可。
图2-2液晶显示原理图
2.2.4LCD1602的基本参数及引脚功能
1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大多数为HD44780，带背光的比不带背光的厚，能否
带背光在应用中并没有差异，二者尺寸差异如图2-1所示：
图2-3LCD1602尺寸图
LCD1602的主要技术参数：
4
（1）显示容量:
16×2个字符
（2）芯片工作电压:
4.5—5.5V
（3）工作电流:
2.0mA（5.0V）
（4）模块最正确工作电压:
5.0V
（5）字符尺寸:
2.95×4.35（W×H）mm
引脚功能说明:
LCD1602采纳标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表1所示:
表1
引脚接口说明
编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
数据
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
数据
4
RS
数据/命令选择
12
D5
数据
5
R/W
读/写选择
13
D6
数据
6
E
使能信号
14
D7
数据
7
D0
数据
15
BLA
背光源正极
8
D1
数据
16
BLK
背光源负极
第1脚：
VSS为地电源。
第2脚：
VDD接5V正电源。
第3脚：
VL为液晶显示器对照度调整端，接正电源时对照度最弱，接地时对照度最高，对照度过高时
会产生“鬼影”，使用时能够经过一个10K的电位器调整对照度。
第4脚：
RS为存放器选择，高电平常选择数据存放器、低电平常选择指令存放器。
第5脚：
R/W为读写信号线，高电平常进行读操作，低电平常进行写操作。
当RS和R/W共同为低电平
时能够写入指令或许显示地点，当RS为低电平R/W为高电平常能够读忙信号，当RS为高电平R/W为低电
平常能够写入数据。
第6脚：
E端为使能端，当E端由高电平跳变为低电平常，液晶模块履行命令。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据线。
第15脚：
背光源正极。
第16脚：
背光源负极。
5
2.3温湿度模块DHT11介绍
2.3.1DHT11概括
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。
它应用专用的数字模
块收集技术和温湿度传感技术，保证产品拥有极高的靠谱性与优秀的长久稳固性。
传感器包含一个电阻
式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连结。
所以该产品拥有质量优秀、超快响
应、抗扰乱能力强、性价比极高等长处。
每个DHT11传感器都在极为精准的湿度校验室中进行校准。
校准
系数以程序的形式储藏在OTP内存中，传感器内部在检测信号的办理过程中要调用这些校准系数。
单线制
串行接口，使系统集成变得简略快捷。
超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成
为各种应用甚至最为苛刻的应用处合的最正确选则。
产品为4针单排引脚封装。
连结方便，特别封装形式
可依据用户需求而供给。
它具备以下特色：
（1）相对湿度和温度丈量
（2）所有校准，数字输出
（3）优秀的长久稳固性
（4）无需额外零件
（5）超长的信号传输距离
（6）超低能耗
（7）4引脚安装
（8）完好交换
应用领域有：
暖通空调、测试及检测设施汽车、数据记录器、花费品、自动控制、气象站、家电、
湿度调理器、医疗、除湿器等。
温湿度传感器模块DHT11实物图为图2-4：
图2-4DHT11模块实物图
DHT11的供电电压为3－5.5V。
传感器上电后，要等候1s以超出不稳固状态在此时期无需发送任何指
6
令。
电源引脚（VDD，GND）之间可增添一个100nF的电容，用以去耦滤波。
图2-5为DHT11接口说明：
图2-5DHT11接口说明图
表2为DHT11丈量信息：
表2DHT11丈量信息
型号丈量范围测湿精度测温精度分辨力封装
DHT1120－90％RH0－50℃±5％RH±2℃14针单排直插
丈量分辨率分别为8bit（温度）、8bit（湿度）。
2.3.2DHT11传感特征说明
DHT11传感特征以表3所示：
表3DHT11传感特征说明
参数
条件
Min
Typ
Max
单位
湿度
分辨率
1
1
1
%RH
8
Bit
重复性
±1
%RH
精度
25℃
±4
%RH
0－50℃
±5
%RH
交换性
可完好交换
量程范围
0℃
30
90
%RH
25℃
20
90
%RH
50℃
20
80
%RH
响应时间
1/e（63%）25℃，
6
10
15
S
1m/s空气
迟滞
±1
%RH
长久稳固性
典型值
±1
%RH/yr
温度
分辨率
1
1
1
℃
8
8
8
Bit
重复性
±1
℃
精度
±1
±2
℃
7
量程范围
0
50
℃
响应时间
1/e（63%）
6
30
S
2.3.3DHT11封装信息
DHT11封装信息以图2-6所示：
图2-6DHT11封装信息图
下表为DHT11引脚说明：
表4DHT11引脚说明
Pin
名称
说明
1
VDD
供电3－5.5VDC
2
DATA
串行数据，单总线
3
NC
空脚，请悬空
4
GND
接地，电源负极
串行接口（单线双向）
DATA用于微办理器与DHT11之间的通信和同步,采纳单总线数据格式,一次通信时间4ms左右,数据分
小数部分和整数部分,详细格式在下边说明,目前小数部分用于此后扩展,现读出为零；操作流程以下:
一次完好的数据传输为40bit,高位先出。
数据格式:
8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据
+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据
+8bit校验和
数据传递正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度
小数数据”所得结果的末8位。
用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式变换到高速模式,等候主机开始信号结束后,DHT11
发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号收集,用户可选择读取部分数据.从模式下,DHT11接收到
开始信号触发一次温湿度收集,假如没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度收集；收集
8
数据后变换到低速模式。
通信过程如图2-7所示：
图2-7DHT11通信过程图
总线安闲状态为高电平,主机把总线拉低等候DHT11响应,主机把总线拉低一定大于18毫秒,保证DHT11
能检测到开端信号。
DHT11接收到主机的开始信号后,等候主机开始信号结束,而后发送80us低电平响应信
号。
主机发送开始信号结束后,延时等候20-40us后,读取DHT11的响应信号,主机发送开始信号后,能够切
换到输入模式,或许输出高电均匀可,总线由上拉电阻拉高。
总线为低电平,说明DHT11发送响应信号,DHT11发送响应信号后,再把总线拉高80us,准备发送数据,每
一bit数据都以50us低电平常隙开始,高电平的长短定了数据位是0仍是1.格式见下边图示.假如读取响应
信号为高电平,则DHT11没有响应,请检查线路能否连结正常.当最后一bit数据传递完成后，DHT11拉低总线
50us,随后总线由上拉电阻拉高进入安闲状态。
数字0信号表示方法如图2-8所示：
图2-8数字0信号表示图
数字1信号表示方法如图2-9所示：
9
图2-9数字1信号表示图
10
第3章设计实现
3.1设计框图及流程
系统整体构造设计框图如3-1所示。
主要包含了电源模块、温度传感器模块、湿度传感器模块、单片机最小系统和液晶显示模块。
电源模块
温度传感器
AT89S52
LCD显示电路
单
片
机
湿度传感器
图3-1系统整体设计
图3-2为LCD初始化显示流程图：
LCD初始化
延时
调用DHT11模块
调用LCD模块
图3-2LCD初始化流程图
3.2设计结果及剖析
经过程序的编译、烧写，最后在1602液晶显示屏上显示出了及时的温度和湿度，如图3-3所示：
11
图3-3温湿度显示结果图
从整个实现过程来看，第一是温湿度模块经过对环境的温湿度感觉，将相应数据经过DATA端口授输
到单片机；其次，加入电源后，由52芯片将接受的数据进行办理；最后，经过下载程序使1602上显示出
及时的温湿度。
此外，只需将单片机通电后，随时改变温湿度模块四周的温度和湿度状况，在1602液晶显示屏上便
会出现相应的改变；比如，向温湿度模块呵一口气，液晶显示屏上的数据便会向上有着必定的颠簸。
这便
是整个设计过程的相应状况。
12
第4章设计总结
课程设计是培育学生综合运用所学知识发现、提出、剖析和解决实质问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实质工作能力的详细训练和观察过程。
跟着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为现在计算
机应用中空前活跃的领域，在生活中能够说得是无处不在。
所以作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。
回首起此次单片机课程设计，我仍感触颇多。
在靠近一个月的日子里，能够说是苦多于甜，固然这样，却学到好多好多的的东西，同时还稳固了从前所学过的知识，并学到了好多在书籍上所没有学到过的知识。
经过此次课程设计使我懂得了理论与实质相联合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相联合起来，从理论中得出结论，才能真实让自己有所认识，有所领会，进而提升自己的实质着手能力和独立思虑的能力。
自然，在设计的过程中碰到了好多问题，可是经过这些问题，我又能发现自己的不足之处。
固然问题重重，但在老师和同学的帮助下，问题都得以解决，所以，特别感谢帮助过我的老师和同学。
总之，经过此次课程设计，我知道了好多，认识了好多，学到了好多。
13
参照文件
[1]肖婧.单片机系统设计与仿真-鉴于Proteus.北京航空航天大学第一版社，
2010：
104-107
[2]薛小玲，刘志群等.单片机接口模块应用与开发实例详解.北京航空航天大学第一版社，2010：
343-363
[3]张萌，和湘等.单片机应用系统开发综合实力.清华大学第一版社.2007:
120-129
[4]何立民.单片机应用系统设计.北京航空航
升级会员 