使用SHT-11实现盆花自动浇水-本科阶段论文.docx

学位论文盆花自动浇水系统设计作者姓名：梁栋学科专业：电子信息工程学号：105022128指导教师：杨辉讲帅完成日期：20】26】5太原工业学浣TaiyuanInstituteofTechno1.ogy诚信申明本人申明:本人所提交的毕业设计（论文）6盆花自动浇水系统设计3的全部材料是本人在指导老师指导下独立探讨、写作、完成的成果，设计（论文）中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、探讨成果，均在设计（论文）中加以说明：有关老师、同学和其他人员对我的设计（论文）的写作、修订提出过并为我在设计（论文）中加以接受的看法、建议，均已在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。本设计（论文）和资料若有不实之处，本人担当切相关责任。特此申明。本人签名：2012年06月15日毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：盆花自动浇水系统设计系部：电子工程系专业:电子信息工程学号：105022128学生：第挺.指导老师（含职称）：杨辉（讲师）专业负责人:郭彩萍1 .设计（论文）的主要任务及目标随着社会生活的进步，人们的生活限量越来越高。在家里养盆花可以陶冶情操、丰百生.活。同时，盆花通过光合作用可汲取二氧化碳，净化室内空气，在有花木的地方空气中阴离子聚积较多，所以空气也特殊清爽，而且有很多花木还可汲取空气中的有害气体，因此，养盆花如今被很多的人所宠爱。盆花浇水量是否能做到适时适量，是养花成败的关键。但是，在生活中人们总是会有无暇顾及的时候，比如工作太忙或者出差、旅游等。花草生长问题80%以上是由花儿浇灌问题引起；好不简洁种植几个月的花草，因为浇水不刚好，长势不好，用来美化家园的花草几乎成/“鸡肋”：不种植了吧，家中没有绿色衬托感觉没有朝气：保留吧，花草长得不够旺盛,还影响家庭装饰效果.虽然目前市面上有卖盆花自动浇水器的，但价格特别的昂贵，并且大多只能设定一个定时浇水的时间，很难做到给盆花适时适量浇水。也仃较经济的盆花缺水报警器,可以提示人们刚好的给盆花浇水。可是这种报警冷只能报警，浇水还是须要人们亲自动手。当家里无人时,即使报警也无人浇水，就起不到应有的作用了。因此，我想通过设计种集盆花土壤湿度检测，自动浇水以及蓄水箱自动供水于体的盆花自动浇水系统。让盆花在人们无暇照看时也能得到刚好的浇灌。本次毕业设计是设计一种单片机限制的自动浇水系统,实现室内盆花浇水的自动化系统。课题目标：（1） 了解单片机及其工作原理。（2）驾驭一种单片机和一种语言。（3）娴熟驾驭电路的设计技巧。（4）将单片机应用T生活中.2.设计（论文）的基本要求和内容（1）实现土填温湿度的检测与限制（2）实现蓄水箱自动上水及水位报警（3）硬件电路设计(4)系统软件设计3.主要参考文献1李泉溪.单片机原理与应用实例仿真M北京：北京航空航天高校出版社，2009.8.2曾光宇等.现代传感冷技术与应用基研!M.北京：北京理工高校出版社,2006.3.3李敏，孟臣.数字式温/湿度传感港及其应用技术U.电子元潜件应用,2004,(11).4杨永杰,冯军.数字式温湿度传感器SHTu在尘埃检测仪中的应用J.电子工程师,2005,(08).5孙荣高,孙德超.数字温湿度数据记录仪的设计J现代电技术,2005,(7).6黄鸿,吴石塔.传感器及其应用技术M.北京:北京理工高校出版社,2008.7.7刘灿军.好用传感器M北京：国防工业出版社,2004.6.8王煜东.传墟器应用电路400例M.北京：中国电力出版社,2008.9孙惠芹.单片机项目设计教程M.北京：电子工业出版社,2009.6.0贾宗璞,许合利C语言程序设计M徐州：中国矿业高校出版社,20007.1.U1.唐文彦.传感器M1.北京:机摊工业出版社,2006.7.12宗光华,李大察.多单片机系统应用技术M北京:国防工业出版社,2003.10.13王芳琴.单片机限制的节水浇港系统的探讨J.华中农业高校.14赵振镌.单片机原理及试验/实训M.西安：西安电子科技高校出版社,2009.15顶轲轲.自动测量技术国.北京:中国电力出版社,2004.16艾永乐,付子仪.数字电子技术基讯国.北京:中国出力出版社,2008.(17孙荣裔，品品.微限制器温室环境温湿度程序限制系统的探讨与设计J微计算机信息,2005,(10).18 MicrochipTechno1.ogyInc.32KbitSPI?BusSeria1.EEPROMP.ProductDatasheet.2(X)4.19 NordicV1.SIASA.nRF401.andnRF24E2RFIayouts(P).App1.icationNote,ordercode:2(X)5O3-nAN24-O.2OO3.20 NordicV1.SIASA.Wire1.esshands-freeusingnRF401P.Whi1.ePaper.Rcvisioni1.O.2003.21 Da1.1.asSemiconductorCorporation.DSI8B20Programmab1.eReso1.utionI-WircDigita1.ThcrmomctcrP.ProductDatashcct.2OO2.22 Da1.1.asSemiconductorCorporation.I-Wire搜寻算法P.App1.icationNote,ordercodcJ87.22.4.进度支配设计（论文）各阶段名称起止日期1确定总体设计方法，进行方案的可行性论证，并完成开题报告2月24日3月03日（第一周）2选用一种单片机，了解其内部工作原理3月4日一3月K）日（其次周）3选用一种温湿度传感器，了解其特性和内部工作原理3月11日一3月24日（第三、四闾）4学会一种液晶显示器的运用3月25日4月7日（第五、六周）5完成硬件电路图，验证电路的可行性4月8日4月21日（第七、A周）6系统软件设计4月22日5月19日（第九、十、十一周）7完善设计，并掇写论文。5月20日一6月9日（第十二、十三周）8完善论文，并完成打印装订工作，打匏答辩材料（包括演示文稿）.（第十四周）9答辩并总结设计工作。（第十五周）盆花自动浇水系统的设计摘要本次设计的盆花自动浇水系统以电子类的自动浇花器的工作原理为参号,运用现代传感罂技术及单片机限制技术构成个土壤湿度采集与限制系统，再用数字电路限制自动浇水系统给土壤供水。整个盆花自动浇水系统包括士壤湿度的检测及显示和自动浇水两个部分。土壤温湿度的检测及显示以温湿度传感器SHT-I1.为感应部件，将检测到的土壤湿度值送入AT89C51单片机，再由单片机的I/O输出到1.CDI602液晶显示屏进行显示。同时此湿度值也是是否给盆花浇水的参考值。自动浇水部分与土壤湿度的检测和显示部分共同构成土壤温湿度的检测与限制系统。自动浇水部分是通过单片机程序设定浇水的界值并与SHT11送入单片机的土填湿度值相比较，若低于设置值，则单片机发出一个限制信号限制电磁阀打开，起先浇水,并点亮红色信号灯,表示当前系统正在进行浇水：若而了设置值时，单片机发出一个限制信号限制电破阀关闭，停止浇水，并点亮绿色信号灯，表示当前湿度值正常，不须要浇水。关催词tAT89C51单片机，SHT-I1.温湿度传感器，1.CD1602,C51程序，数字电路Designofpottedf1.owersautomaticwateringsystemAbstractThedesignoftheautomaticwateringsysteminc1.udessoi1.pothumiditydetectionanddisp1.ay,automaticwateringandstorageboxautomaticwaterandwater1.eve1.a1.armthreeparts.S-oi1.testinganddisp1.ayoftemperatureandhumiditysystem1.akesTemperatureandhumiditysen-SorS1.1.T11asinductivecomponents,itwi1.1.detectIhesoi1.temperatureandhumidityva1.ueandinputtheva1.ue1.otheAT89C51Inicroconiro1.1.erjhenthetemperatureandhumidityva1.uewi1.1.beoutputto1.CDscreendisp1.ayed.Automaticwateringsystemdesignforinte1.1.igenceandmanua1.twoparts.Ime!IigentwateringpartI1.iroughthemicrocontro1.1.erprogramsettingtheupperand1.owerwaterattaincd.thcncomparingthisupperand1.owerwaterattainedwiththeva1.ethatthroughingSHT-11inputtingtothemicrocontro1.1.er.Whenbe1.owthe1.imitSCMoutputsasigna1.too-pcningtheE1.ectromagneticva1.ve.andStartwatering.ifAbovetheupper1.imitVa1.UCJhCSCMwi1.1.outputanothersigna1.1.oTumningofftheE1.cc1.>magnc1.icva1.ve.andStopwatering.Manua1.partreadthetimefromthec1.ockchipDS1302bymicrocomputer.Throughsoftwareprogramtosettingtheregu1.arwatcring,timcandWateringamount.StorageboxWater1.eve1.contro1.systemu-SCSPurehardwarecontro1.Rea1.izingrea1.-timenoni1.oringwa1.ertank.Automaticwatersupp1.yand1.eve1.a1.a11ningfunction.Keywords:A89C5Imicrocontro1.1.erSHT-11temperatureandhumiditysensor1.CDI602C51.programDigita1.circuitI绪论11.1 探讨的目的和意义11.2 自动浇花器的诞生背景及国内外发呈现状11-3毕业设计所接受的探讨方法和手段22单片机AT89C5132. 1T89C51单片机的基本组成43. 2AT89C51主要特性44. 3管脚说明55. 4T89C51单片机的存储器75.1.1 程序存储器85.1.2 数据存储器82.5振荡电路和时钟93温湿度传感器113.1 数字温湿度传感器SHT-U113.2 SHT-H的传感器输出123.2.I湿度值输出143.2.2温度值输出143.2.3露点计算153.2.4非线性校正及温度补偿153. 3SHT-I1.的特性和性能参数153.3 .1SHT-I1.的特点153.4 .2SHT的具体规格163.4SHT-I1.的引脚173.5SHT-I1.的的内部吩咐与接口时序171.5 .1SHT-II的内部吩咐181.6 .2SHT-H的吩咐依次及吩咐时序183. 4.3SHT-H的状态寄存器194液晶显示器1.eD213.1 液晶显示器的分类213.2 AMPIRE128X64213.3 .11.CD128X64引脚功能224. 2.2KSO1.08限制器指令功能235. 2.3应用说明254.31.CD1602251.CD1602引脚功能261.CD1.602指令集265徐花自动浇水系统的设计275.1 系统硬件电路设计275.1.1 硬件电路设计框图275.1.2 仿真电路图315.2 系统软件设计325.3 系统仿真结果336总结35参考文献37致谢38附录401绪论1.1 探讨的目的和意义随着社会生活的进步，人们的生活质量趣来磔高。在家里养盆花可以陶冶情操、书富生活。同时，盆花通过光合作用可汲取二氧化碳，净化室内空气，在有花木的地方空气中阴离子聚积较多，所以空气也特殊清爽,而且有很多花木还可汲取空气中的有害气体，因此，养盆花如今被很多的人所宠受盆花浇水量是否能做到适时适量，是养花成败的关键。但是，在生活中人们总是会有无暇顾及的时候，比如工作太忙或者出差、旅游等。花草生长问题80%以上是由花儿浇灌问题引起：好不简洁种植几个月的花草，因为浇水不刚好，长势不好，用来美化家园的花草几乎成了“鸡助”：不种植了吧，家中没有绿色衬托感觉没有朝气：保留吧，花草长得不够旺盛，还影响家庭装饰效果。虽然目前市面上有卖盆花自动浇水器的，但价格特别的品员，并且大多只能设定一个定时浇水的时间，很难做到给盆花适时适量浇水。也有较经济的盆花缺水报警器，可以提示人们刚好的给盆花浇水。可是这种报警器只能报警，浇水还是须要人们亲自动手。当家里无人时，即使报警也无人浇水，就起不到应有的作用了。因此，我想通过设计一种集盆花土煨海度检测，臼动浇水以及蓄水箱自动供水丁一体的盆花自动浇水系统让盆花在人们无暇照看时也能得到刚好的浇灌。1.2 自动浇花器的诞生背景及国内外发呈现状微喷系统是近几年利用国内外先进技术组装的新型浇灌设施，主要是利用水流通过低压管道系统以肯定速度从特制的喷头喷出，在空气中分散成细小的水滴,若落在花草植物、作物及四周的地面上，从而达到刚好补充水分的目的。该系统具有用水量少、冲击力小的浇灌特性，适用于栽培密度大、植株松软细嫩的植物。自动浇花器的诞牛.是随若人们生活水平的提高和生活节奏的加快而诞生的一种懒人园艺用品。它把微喷的概念应用于家庭盆花浇灌中，通过相应的改进，达到合理给盆花自动浇水的目的。早在很多年前，国外就已经起先普及，国内运用的电子类臼动浇花器多数从国外进口的，价格昂贵，但质量比较牢靠。不过这并不太适用于国内，FI前国内外比较潦行的是玻璃制作的自动浇花器“这种类型的浇花器多数在我国山西和浙江一带加工生产的，价格比较低廉，好用性没有电子类自动浇花器好。随着国内居民消贽水平和牛活质量的提高，居家园艺市场异样火爆，但是由于生活节奏加快，种花荷洁养花难的问题暴露出来，而养花最至要的问题就是浇水问题，探讨表明花草80%以上的死亡由于浇水不刚好引起，因此国内商家已经看到了这种需求潜力。目前这类小居家用品的厂家主要集中在广东，上海，浙江一带。现在市面上所出售的自动浇花器主要有以下几类：（1）电子类自动浇花器电子类自动浇花器又叫时控喷淋装置，系统构成为：主机（或者限制器）、主管（可以是花园管也可以是47mm的微喷淋管）、分水接头（3通、4通、5通、6通,分水器）、副管（3/5M）喷淋管（雾化喷头、旋转喷头、折射雾化喷头等）。电子类自动浇花器依据电源的不同分为沟通电自动浇花器和电池自动浇花罂两种。限制器的般性能有：电磁阀限制：智能时控电路微电脑芯片限制：适用电源为AC220V50:最相直水压0.3-0.6Mpa：待机功率（4VA,浇水时V12VA）：可限制连续作业时间是1分钟至168个小时：可每天自动完成十次以上浇水作业，可每天、隔天、隔多天自动循环进行浇水，手动自动两用；每天计时误差小于正负3杪：电器适应环境温度为T0-50C:相对湿度90%RH.（2）玻璃、陶瓷类自动浇花器玻璃、陶瓷类自动浇花器又叫自动渗水装苴，它由本身材质的物理结构构成，依据器具的物理港水原理完成自动浇灌，当自动浇水器内部存水，自身形成肯定的压力，当遇到干燥的土壤，水就会自上而下的流出，当土壤潮湿以后，会形成一个堵塞压力，从而导致水流速度变慢或者停止。器具工艺不同，效果也不一样，当然也因土壤的疏松状况确定器具内水流的速度。当前传感器技术与单片机技术发展快速，其应用逐步由工业、军事等象域向其他领域渗透,已经和我们的日常生活休戚相关.而I1.智能家居概念也越来越受人们的推崇，因此，微电脑限制的电子类自动浇花系统有很好的发展前景。1.3 毕业设计所接受的探讨方法和手段本次毕业设计是设计一种单片机限制的自动浇水系统,实现室内盆花浇水的自动化系统。该系统可对土壤的温湿度进行监控，并对作物进行适时、适量的浇水。其核心是单片机和湿湿度传感器以及浇水驱动电路构成的检测限制部分“主要探讨土壤湿度与浇水量之间的关系、浇灌限制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分。检测部分，单片用AT89C51堆片机,温湿度传感器选用SHTi1.温湿度传感器。S1.rrT1.接受CoMSenS专利传感器技术将温度湿度传感器、A/D转换器、数字接口、校准数据存储器、标准I2C总线等电路全部集成在一个芯片内。软件选用C51语言编程。土壤温湿度传感器可将检测到的士壤温湿度模拟量放大转换成数字量通过单片机内程序限制精确的将温度与湿度分别显示在1.CD显示屏上,同时通过单片机内的中断服务程序推断是否要给盆花浇水，若需浇水，则单片机系统发出浇水信号，并经放大驱动设备，开启电磁阀进行浇水，若不需浇水，则进行下一次循环检测.在浇水系统中也同时设计一个手动浇水部分，系统工作时通过设置键的按下与否来选择浇水系统的工作方式。土填浇水驱动电路接受继电器开关电路，蓄水箱水位报警以及自动上水部分接受纯硬件限制。2单片机AT89C51AT89C51是种情4K字节闪燃可编程可擦除只读存储器的低电片.高性能CM0S8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反亚擦除100次。该器件接受ATME1.高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪辘存储器组合在单个芯片中，ATME1.的AT89C51是一种高效微限制器，AT89C5I单片机为很多鼓入式限制系统供应了一种敬捷性高且价廉的方案。2.1 AT89C51单片机的基本组成AT89C51由一个8位的微处理器，128KB片内数据存储滞RAM,21个特殊功能寄存器SFR,4KB片内程序存储器F1.aShROM,64KB可寻址片内外统一编址的ROM,64KB可寻址片外的KAMt4个8位并行I/O接口(PO-P3),一个全双工通用异步申行接口UART,两个16位的定时器/计数冷,具有位操作功能的布尔处理机及位寻址功能的五个中断源、两个优先级的中断限制系统以及片内振荡器和时钟产生电路。其基本组成框图如图2.1所示。2.2 AT89C51主要特性AT89C51主要特性有：与MCS-51兼容(2) 4K字节可编程闪耀存:储器(3)寿命：100O写/擦循环(4)数据保留时间：10年(5)全静态工作：OHZ-24HZ(6)三级程序存储器锁定(7) 128*8位内部RAV(8) 32可编程I/O线(9)两个16位定时:计数器(10) 5个中断源(11)可编程串行通道(12)低功耗的闱置.和掠电模式(13)片内振荡器和时钟电路外部中断A1.EPSEN.外部计数脉冲图2.1T89C51的基本组成2.3管脚说明AT89C51的引脚图如图2.2所示。各引脚的具体说明如下：VCC：供电电压。GND：接地。PO口：PO口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可汲取8TT1.门电流当PO口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入,Po能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位.在FIASH编程时，PO作为原码输入口，当FIASH进行校验时，Po输出原码，此时Po外部必需被拉高。P1.口：P1.口是一个内部供应上拉电吼的8位双向I/O口，P1.口缓冲器能接收输出4111.门电流。P1.管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1.口被外部下拉为低电平常，将输出电流，这是由于内部上拉的原因。在F1.ASH编程和校验时，P1.作为第八位地址接收。P2O：P2为一个内部上拉电阳的8位双向IO,P2口级冲器可接收,输出4个TT1.门电流，当P2口被写"1"时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的原因。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“I”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容.P2口在F1.ASH编程和校验时接收高八位地址信号和限制信号.101112rHF111K)FFFFFFFFDDTTXEXX八1、3,633、419£夕,6No器黑M5黑工痣蟆年6,4,:)*-34<6$O1.o;3，333333、：；、':;-115'-图2.2AT89C51引脚图P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个T1.门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入口。作为输入,由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（I1.1.）这是由于上拉的原因。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如表2.1所示。同时，P3口为闪燃编程和编程校验接收一些限制信号。表2.1P3口的特殊功能引脚名称功能说明引脚名称功能说明P3.0RXD串行输入口P3.1To记时港O外部娥入P3.1TXD串行输出口P3.5T1.记时器1外部输入P3.2/INTO外部中断OP36.AVR外部数据存储器写选通Ek3111NT1外部中断1P3.7/RD外部数据存储器读选通RST：更位输入。当振荡潺或位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平常间。A1.EPROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在F1.ASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平常*A1.E端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的眯冲或用于定时目的。然而要留意的是：每当用作外部数据存储器时，符跳过一个A1.E脉冲。如想禁止A1.E的输出可在SFR8EH地址上置().,此时,A1.E只有在执行MOVX.MOVC指令是A1.E才起作用。另外，该引脚被略微拉高。假如微处理器在外部执行状态A1.E禁止，置位无效倬SEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机卷周期两次/PSEN仃效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA：当/EA保持低电平常，则在此期间外部程序存储(OooOH-卜FFFH),不管是否有内部程序存储涔。留意加密方式I时，瓦将内部锁定为RESET；当6端保持高电平常，此间内部程序存储器。在F1.ASH编程期间，此引脚也用于施加12Y编程电源(VPP)。XTA1.I：反向振荡放大渊的输入及内部时钟工作电路的输入。XTA1.2：来自反向振荡器的输出.2.4AT89C51单片机的存储器在单片机中，存储罂分为程序存储器ROM和数据存储器RAM,并且两个存储器是独立编址的.AT89C51单片机芯片内配置有8KB(OOOOH-1FFFH)的FIaSh程序存储器和256字节(OOHFFH)的数据存储器RAM,依据须要可外扩到最大61KB的程序存储器和6,IKB的数据存储器，因此AT89C51的存储冷结构可分为4部分：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器,假如以最小系统运用单片机，即不扩展，则AT89C51的存储渊结构就较简洁：只有雎片机自身供应的8KBF1.aSh程序存储器和256字节数据存储器RAMo图2.3给出了八丁8山：51单片机的存储器分布空间。左侧线框中为单片机自身供应的RKBF1.ash程序存储器和256字节数据存储器RAM,右侧为可扩展的64KB的程序存储器ROM和64KB的数据存储器RAM,OOOOH图23存储器空间分布图FfTH64KBROMI/O程序存储卷AT89C51单片机出厂时片内已带有8KB的FIaSh程序存储器，运用时，引脚至要按高电平(5V),这时，发位后CPU从片内ROM区的OooOH单元起先读取指令代码,始终运行到IFFFH单元,假如外部扩展有程序存储器ROM,则CPU会白动转移到片外ROM空间200OH-FFFFH读取指令代码。数据存储器ATS9C51堆片机出厂时片内已带有256字节的数据存储器RAM,假如不够用，可以在片外扩展，最多可扩展61KBRAMo7FH(堆栈、30H2FH位寻址区(位地址OOH-70H)20H_InIR7第璃18HR0W号存营17HR7IOH反OFHR7第2组工作寄存器O8H迎O7HR7第I组工作书存谯第陶工作寄存镌图2.4片内数据存储器的结构单片机自带的数据存储器RAM结构如图2.4所示，此256字节单元(00H-FFH)的低128字节(00H-7FU)单元为用户运用区,高128字节(80H-FFH)单元为特殊功能寄存器SFR区。片内数据存储器的OoH7FH单元乂划分为3块：00H1.FH块是工作寄存器所用：20H2FH块是位寻址功能的电元区：30H3FH是般RAM区。工作寄存器乂分为4组,在当前的运行程序中只有组是被激活的,谁被激活有程序状态寄存器PSwrfJRS1.RSO两位确定。2.5振荡电路和时钟在AT89C51芯片内部，有一个振荡电路和时钟发生器，引脚XTA1.1.和XTA1.2之间接入晶体振荡器和电容后构成内部时钟方式。也可以运用外部振荡器，由外部振荡器产生的信号干脆加教到振荡器的输入端，作为CPU的时钟源，称为外部时钟方式.接受外部时钟方式时,外部振荡器的输出信号接至XTA1.1.XTAI2悬空.两种方式的电路连接如图25Q)(b)所示。大多数的单片机接受内部时钟方式，本次设计亦然.（八）运用片内振荡器接法K11M2外部咒务信号XTA1.IGM(b)运用片外振荡器接法图2.5AT89C51振荡牌的连接方式在AT89C51单片机内部，引脚XTA1.2和引脚XTA1.I连接着个高增益反相放大器，XTA1.1.引脚是反相放大罂的输入端，XTA1.2引脚是反相放大器的输出端。芯片内部的时钟发生渊是一个二分频触发器，振荡蹲的输出为其输入，输出为两相的时钟信号(状态时钟信号)，频率为振荡涔输出信号频率人”的1/2。状态时钟经三分频后为低字节地址锁存信号A1.E,频率为振荡器输出信号频率以的1/6,经六分频后为机器周期信号，频率为w12°C1,G一般取2030pF的陶瓷电容耦。3温湿度传感器传统的模拟式湿度传感微需设计信号调理电路并要经过困难的校准、标定过程，测量精度难以得到保证，且在线性度、重其性、互换性、一样性等方面往往不尽人意。为解决这些何题，瑞士Sensirion公司推出了新一代基于CMOSCnSTM技术的数字式温湿度传感器。它很好地解决了温湿度传感器存在的上述问题，实现了数字式输出、免调试、免标定、免外圉电路及全互换功能3。3.1数字温湿度传感器SHTTI数字温湿度传感器SHT-I1.接受COMSens专利传感器技术将温度湿度传感器、A/D转换器、数字接口、校准数据存储器、标准FC总线等电路全部集成在个芯片内（其内部结构如图3.1所示）4,图3.1数字温湿度传感器SHT-H的内部结构图由它的内部结构可看出SHTT1.具有不同爱护的“微型结构”检测电极系统与聚合物海盖层组成了传感器芯片的电容,这样除保持了电容式湿敏器件的原有特性外还可抵挡来自其它方面的影响。将温度传感器与湿度传感器结合在一起构成了个单的个体,这就使得测量精度提高并且可以精确得出露点,而不会产生由于温度与湿度传感器之间随温度梯度改变而引起的误差。而I1.将传感器元件、信号放大罂、模/数传换器、OTp校准数据存储器、FC工业标准串行总线等，电路功能部件全部接受CMOS技术与温湿度传感器一起放置在一个芯片内。这不仅使信号强度增加，更全要的是长期稳定性也得到增加,这对传感器系统是极为址要的。同时，模/数转换也在一个芯片内同时完成,这可使信号对噪声不敏感，尤其重要的是，在传感器芯片数据存储器内装我的针对每一只传感器的校准数据保证f每一只传感器都有相同的功能,可以实现100%的互换.此外，。该传感器还具有I：C二线申行总线接口,这可使传感器便利的与任何类型的微处理器、微限制器接口相连，为温湿度的微机化测试带来极大的便利，这不仅能削减温湿度测忒系统的开发时间,还可节约数字化接口的软硬件成本。该传感器还有反应快速、高精度、低功耗等优点。3.2SHT-I1.的传感器输出SHT-I1.的相对湿度肯定精度、温度精度和25C露点精度如图3.2（八）(c)所示。Re1.ativeHumidityabso1.uteaccuracy%RU5432SH1./71SH1575-00IO203040506070<a>湿度肯定精度Icmpcratiircaccuracy5.4F15.3.61.i.8F0C-40C-40FOC32F40CI04F80C176F-0F120C248F(b)温度精度华氏度(C>25CJ点精度图3.2相对湿度、温度和露点的精度曲线湿度值,出SHTU可通过FC总线干脆输出数字地湿度值,其相对湿度输出特性曲线如图3.2所示.从中可以看出,SHTT1.的输出特性呈肯定的非线性，为/补偿湿度传感器的非线性以获得精确数据,可按式3.1修正湿度值：RHi"car_O+C2SOrh+GSOjH（式3.1）式中,SORH表示传感器相对湿度测量值，系数取值分别如下：12位时：CI=Tr2=0.（M0Srj=-2.8×IO68位时：CI=TC2=064&G=-7.2×1OT温度值,出SHT1.1.温度传感器的线性特别好，可用下列公式3.2将温度数字输出转换成实际温度值T：（式3.2）r=a+d2so1.式中，Sor表示传感器温度测量值。当电源电压为5V,温度传感器的辨别率为14位时,图3.3相对湿度输出特性曲线点计算空气的斑点值可依据相对湿度和温度值由式3.3和式3.4计算：iv-(0.66077+7.577237.3+7,)+(1.gfJ-2)(式3.3)Dp三(0.66077-1.gfcivx237.3)(1.gav-8.16077)(式3.4)式中，麻一一饱和水蒸气压强(nnHg)非线性校正及温度补偿式3.3为相对湿度的非线性补偿计算公式,对于单片机系统而言,计算量大而过困难,下面给出简化的计算方法。(1)线性当系统对湿度测量精度要求不高时,可接受式3.5计算。/?/w1.c=C1.+<S×SORH式中，C1=C2=0.5«(式3.52) )2X线性当系统对湿度测量精度要求较高时,可接受式3.6计算，即用最小的计算困难性来提高精确度。KHmt1.=(«×SO+b)+256式中,SO为8位湿度传感器输出湿度值。(U6)当04S04107时，«=143，/>=512;当1084.SO4255时，”143，=512。(3)温度补偿上述湿度计算公式是按环境温度为25C进行计算的,而实际的测量温度值则在忖定的范围内改变,所以应考虑湿度传感器的温度系数,可按式3.7对环境温度进行补偿。RHuv=(T-25Xf1+t2SO1.)+KHinear<式3.7)当Saw为12位时，1.t-0.01.t2=0.(XXJ08;当SatH为8位时，r1.-0.01.t2-0.128,.3) 3SHT-I1.的特性和性能参数SHT-I1.的特点SHT-I1.传感器的特点如下:(1)相对湿度和温度体测量：（2）精确露点测量；（3）全量程标定，无需重新标定即可U换运用；（4）超快响应时间；（5）两线制数字接口（最简洁的系统集成，较低的价格）：（6）超小尺寸（7.5X5X2.5m110；（7）高牢靠性（工业CMoS工业）：（8）优化的长期稔定性；（9）可完全浸没水中：（10）基于恳求式测星，因此低能耗：（11）具有湿度传感器元件的自检测实力：（12）传感器元件加热应用，亦可获得极高的精度和稳定性。SHr的具体规格（1）相对湿度传感器（RH）的性能参数如下：范圉：0100%RH:精度：±31.RH（2080%RH）；响应时间：4s:第现性：±0.I'RH：辨别率:0.03%RH:工作温度：-40C+12OC（2）温度传感器的性能参数如下：范困：-40T+120C;精度：±0.5'C（在25'C时），±0.9IC（在040匕时）；响应时间：20s;复现性:±o.5辨别率：0.01C0（3）电器数据能耗：典型30uW（«5V,12-bit,测量周期2秒）典型IuW（02.4V,8-bi1.,测量周期2分）；供电范围：2.4V-5.5V：检测电流:0.5mA：待机电流：0.3uV.3.4SHT-I1.的引脚SHT-I1.的引脚图如图3.4所示。- -GNDNC-=- -DATANC- -SCKNC-48-VDDNC-SHT1.1.图3.4SHTTI的引脚图引脚荷介GND接地端：SHT1.1.的供电电压为0.4V5.5V,传感器上电后要等待IImS以越过“休眠”状态。在此期间无需发送任何指令，电源引脚(VDD.GND)之间可增加一个100UF的电容，用以去耦滤波。DATA双向串行数据线：SHT-I1.的串行接口，在传感器的读取及电源损耗方面都做了优化处理。DATA三态门用于数据的读取。SCK串行时钟输入：用于微处理器与SHTTI之间的通讯同步.由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小SCK频率.VDD电源端：0.4V5.5V电源.