全数字温湿度仪设计和实现

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1、全数字温湿度仪设计和实现【摘要】本文从实际应用出发，较全面地介绍了全数字温湿度仪的设计与实现。方案采用AT89S52单片机作为MCU,DS18B20作为数字温度传感器，奥松DHT11为数字湿度传感器，1602液晶模块为显示部件，结合相关电路组成温湿度计的硬件部分，嵌入式编程采用C51语言。本文不仅包括器件选型方面的硬件知识，同时给出了传感器驱动等典型程序段。实践证明，本温湿度仪具有测量数据准确、显示直观、反应快、量程大、误差小、免标定、报警温度可设定等优点，稳定可靠，值得推广。【关键词】温湿度仪；单片机；DS18B

2、20；DHT11；C51温湿度仪是日常生活、工矿企业、养殖等场所经常使用的测量温度、湿度的仪表，老式温湿度仪存在反应慢、精度低、量程小、标定繁琐等缺点。近年来，随着数字传感器发展与普及，温湿度仪也在朝着数字化、免标定、方便设置报警、实时监控等方向发展。尤其以DS18B20.DHT11为代表的数字传感器，属于集成传感器，可靠性很高，因此，采用微控制器结合数字传感器，设计全数字的温湿度仪，具有普遍的实际意义和社会价值。1.功能结构描述本温湿度仪以MCU为核心，利用最新数字化温湿度传感器作为测量器件，LCM为显示部件，蜂

3、鸣器为提示音和报警声输出，由于本仪表还具有其他功能，所以设置了三个按键作为输入部分，以完成多个显示界面切换及进行相关设置的功能。功能结构示意图如图1所示：图1全数字温湿度仪功能结构示意图2.硬件选型2.1温度传感器选型以热电偶、热敏电阻等为主，输出电压、电流或频率等模拟物理量的模拟传感器，在需要数字信号的场合应用不够方便。近几年涌现出一些数字温度传感器，如ADT7301.TMP205等，但经过综合比较，这里采用了美国Dallas公司出品的DS18B20E1],优势是反映快、精度高（可编程9-12位，最高0.0625

4、°C）.体积小、误差小（图2软件流程图示意图3.2温度传感器典型程序段DS18B20对时序要求非常严格，编程时应确保延时程序要符合datasheet中的要求，这里首先编制了一个较精确的10us延时，之后的程序中多次调用。另外，摄氏、华氏温度的转换，以及低于0摄氏度时，需要显示的负号等情况都可在液晶显示温度的程序段中考虑。典型程序如下：//DS18B20按字节操作写函数voidWriteBytel8B20（ucharByteW18B20）{uchari；for(i=0；i>二1；//LSBfirstDQ18B20=1

5、；_nop_()；_nop_();DQ18B20=0；if(CY==0){//主机写0delay_10us_times(8)；//延时约80us(datasheet要求60~120us)DQ18B20=1；}else{//主机写1_nop_()；_nop_O;DQ18B20二1；delay_10us_times(8)；}}}//DS18B20按字节操作读函数ucharReadBytel8B20(void){ucharByteR18B20,Rx,i；ByteR18B20=Rx=0；for(i=0；i>=1；//循环内

6、每次右移DQ18B20二1；_nop_()；_nop_()；DQ18B20=0；_nop_()；_nop_();DQ18B20=1；delay_10us_times(1)；if(DQ18B20)ByteR18B20

7、二0x80；delay_10us_times(8)；}returnByteR18B20；}//DS18B20初始化，返回0说明从机响应bitinit_18B20(void){bitstate；DQ18B20=1；_nop_()；_nop_O;DQ18B20二0；delay_10us_times(70)；

8、//MasterTXresetpulse480us-960usDQ18B20二1；//释放总线变高阻态delay_10us_times(7)；//等待state二DQ18B20；//主机采样DQ18B20=1；//再次释放delay_10us_times(50)；//延时480us以上returnstate；}3.3湿度传感器典型程序段相比同样是单总线设计的DS18B20,国产DHT11在编程思路上有一定相似性，但时序、移位等操作都不同，协议较前者简单。用户主机(MCU)发送一次开始信号后，DHT11从低功耗模式转

9、换到高速模式，待主机开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出40bit的数据，并触发一次信采集。而操作DS18B20时，MCU初始化收到应答信号后，就可随时发个指令写或读，主机有更多主动权。按照官方产品手册提供的时序，编制程序如下：voidInitAndReadDHT11(void){ucharRx,i,j；bitDHTllack；ByteReadDHT