基于A(yíng)T89s52和SHT11傳感器的溫濕度測量系統設計

　　編程主要涉及SHT11傳感器的溫濕度數據測量和采集、時(shí)間數據采集、液晶顯示界面、鍵盤(pán)掃描設定及溫濕度限值數據比較等讀寫(xiě)程序與算法程序的編寫(xiě)。

　　3.1溫濕度測量程序設計

　　SHT11 傳感器的工作時(shí)序如圖7所示，傳感器工作時(shí)首先對數據傳輸進(jìn)行初始化來(lái)啟動(dòng)SHT11測量時(shí)序，即在第一個(gè)SCK時(shí)鐘高電平時(shí)，DA TA翻轉為低電平，并在第二個(gè)SCK時(shí)鐘高電平時(shí)，DATA翻轉為高電平。SHT11測量命令包含3個(gè)地址位和5個(gè)命令位。單片機發(fā)布一組8 bit測量命令后，DATA在第8個(gè)SCK時(shí)鐘的下降沿被置為低電平。再發(fā)送第9個(gè)SCK時(shí)鐘作為命令確認，DA2TA在其下降沿后，恢復為高電平。同時(shí)，單片機可暫時(shí)停止發(fā)送時(shí)鐘序列以進(jìn)入空閑模式，準備讀取測量數據。SHT11在轉換結束后，將DATA置為低電平，單片機繼續發(fā)出時(shí)鐘序列，來(lái)讀取2 個(gè)8 bit的測量數據和1個(gè)8 bit的CRC奇偶校驗。所有數據從MSB開(kāi)始，右值有效。其中，在每個(gè)字節傳輸結束后，均需要發(fā)出一個(gè)時(shí)鐘高電子ACK，并將DATA置為低電平，以確認讀取成功。在測量和傳輸結束后，SHT11自動(dòng)轉入休眠模式。

　　3.2鍵盤(pán)設定算法程序設計

　　鍵盤(pán)采用K1、K2、K3、 K4，4個(gè)非自鎖開(kāi)關(guān)設計，當開(kāi)關(guān)按下后會(huì )給單片機相應I/O口一個(gè)高電平。鍵盤(pán)主要實(shí)現對顯示界面的切換、溫濕度報警上下限設定及時(shí)間設定3大功能。這 4個(gè)開(kāi)關(guān)的功能為：K1為界面切換鍵;K2為邏輯“+”，上翻頁(yè)，光標上移;K3為邏輯“-”，下翻頁(yè)，光標下移;K4選擇鍵。

　　圖7 SHT11 傳感器工作時(shí)序圖

　　3.3液晶顯示程序設計

　　液晶顯示模塊的編程方式主要由該模塊使用的控制/驅動(dòng)器所決定。設計采用ST7920漢字液晶控制/驅動(dòng)器，其擁有8位并行微控制器接口，通過(guò)單片機編程，并使用了顯示字母、數字符號和中文字型的功能。另外，對于液晶屏的編程，一般只需向其中寫(xiě)數據即可。顯示程序設計流程如圖9所示。

　　圖8 SHT11測量操作流程圖

　　圖9 液晶模塊操作程序流程圖

　　3.4報警程序設計

　　溫濕度越限報警功能通過(guò)報警函數實(shí)現，當溫濕度高于設定的報警上限或低于設定的報警下限時(shí)，便會(huì )在單片機的P2.1管腳輸出高電平，并通過(guò)三極管放大電路驅動(dòng)蜂鳴器報警。

　　在報警函數中，通過(guò)算法比較溫濕度顯示的限值和濕度設定限值的大小來(lái)判斷當前濕度是否越限。而溫度與濕度的比較類(lèi)似，僅是算法上仍需對綜合溫度的正負值進(jìn)行考慮。

　　3.5 DS1302時(shí)鐘程序設計

　　DS1302 時(shí)鐘芯片在系統中起計時(shí)及時(shí)間顯示、設定的功能。DS1302的讀寫(xiě)操作時(shí)序如圖10所示，在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘上升沿時(shí)，數據被寫(xiě)入 DS1302，數據輸入從低位即位0開(kāi)始。同樣，在緊跟8位控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數據。

　　圖10 DS1032的讀寫(xiě)時(shí)序圖

　　3.6主函數程序設計

　　主函數程序將上述各功能單元子函數程序綜合到一個(gè)函數中循環(huán)運行，其流程如圖11所示。

　　圖11 主函數程序流程圖

　　4結束語(yǔ)

　　SHT11 作為新一代高性能智能傳感器，具有較高的應用前景。本文所設計的智能電子溫濕度測量系統，經(jīng)實(shí)驗驗證可對溫度和相對濕度進(jìn)行精確測量，并實(shí)時(shí)顯示測量結果，此外，該裝置還具有時(shí)間顯示、歷史溫濕度數據查詢(xún)、溫濕度上下限越限報警和相關(guān)顯示切換及設定等功能。該裝置成果具有體積小、測量精度高、測量速度快、范圍廣、使用操作方便、成本低以及功能強等優(yōu)點(diǎn)，適用于家居、旅行、溫室農業(yè)、食物儲存、檔案保管等多種應用場(chǎng)合，并具有較大的實(shí)際應用與經(jīng)濟利用價(jià)值。