温湿度显示 - 图文

课程设计说明书

单片机原理与接口技术

专业 建筑电气与智能化

祁少淦 BD电建101 1020602121 吴冬春

2014年 1 月 17日

学生姓名 班学

级 号

指导教师 完成日期

盐城工学院单片机课程设计说明书（2014）

目 录

前言

一 理论部分 ............................................................................................................................................... 1

1课题要求与内容 .......................................................................... 错误！未定义书签。 2系统方案设计 .............................................................................. 错误！未定义书签。 3系统硬件的设计 ............................................................................................................ 2 3.1芯片介绍 ..................................................................................................................... 2

3.1.1AT89C52单片机 .............................................................................................. 2 3.1.2SHT10温湿度采集器 ...................................................................................... 6 3.2 LCD1602液晶屏 ...................................................................................................... 12 3.3 5V电源的设计 ....................................................................... 错误！未定义书签。7 4系统软件设计 ............................................................................ 错误！未定义书签。8

二 实践部分 ............................................................................................................................................ 20

1系统硬件原理简介 ................................................................... 2错误！未定义书签。 2系统硬件调试中出现的问题及解决措施 .................................................................. 23 2.1系统硬件调试中的问题 ........................................................................................... 23 2.2系统硬件调试中的解决措施 ................................................................................... 25 3系统软件 ...................................................................................................................... 25 3.1软件设计 ................................................................................................................... 26 3.2软件调试中出现的问题及解决措施 ....................................................................... 26

三 结束语和参考文献 ........................................................................................................... 27 1结束语 .......................................................................................................................... 27 2 参考文献 ..................................................................................................................... 27

四 附录 ...................................................................................................................................................... 28

参考程序清单:

设计图纸： 元器件清单：

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前言

随着电子技术的发展，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么可编程控制器的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面。 随着人们生活质量的提高，酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将更好的服务于社会，目前，单片机控制器在从生活工具到工业应用的各个领域，例如生活的电梯﹑工业生产中的现场仪表﹑数控车床等。尤其是用单片机控制器改造落后的设备具有性价比高﹑提高设备的使用寿命﹑提高设备的自动化程度的特点。

现代工业设计﹑工程建设及日产生活中常常需要用到温度控制，早期温度控制主要应用于工厂中，例如钢铁的水溶温度，不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现，这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。

随着社会的发展，人们对食品温度的控制要求也越来越高，对于低温冷藏车的温度控制也就相应的不断提高，而我设计的温湿度测量就是为了达到这样的温度控制要求而进行设计的。我所采用的控制芯片为AT89C52，此芯片功能强大，能够满足设计要求。通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对温度和湿度的检测。由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温湿度一体的传感器就会相应产生。 SHT10与单片机之间能采用简单的单总线进行通信，仅仅需要一个I/O口。操作简单，SHT10传感器读出来的温度和湿度值。

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一 理论部分

基于SHT10温湿度测量显示电路设计

1.课题要求与内容

温湿度传感器在当今的社会，有很多地方在运用，我们的生活已离不开它，通过它來知道大气温度与湿度。在温湿度测量技术不断发展完善的今天,温湿度传感器也正在朝集成化、智能化、系统化方向发展。此文介绍了一种基于SHT10温湿度计的设计原理,详细说明了温湿度计的电路结构、SHT10数据传输格式、温度、湿度数据采集软件设计。通过硬件电路设计和软件程序设计并实施实验的数字式温湿度计具有智能化、高精度、高可靠性等优势。

设计目的: （1）学习I/O口模拟串口IIC接口方法； （2）学习延时子程序的编写； （3）学习LCD的液晶显示。

设计要求: 在单片机最小系统的基础上扩展一片SHT10集成传感器，测量环境 的温度湿度并通过LCD液晶显示测量值。

2. 系统方案设计

本次课程设计核心部件为AT89C52，并以AT89C52单片机系统为核心来对温度、湿度进行实时采集。各检测单元能独立完成各自功能，并根据主控机的指令对温湿度进行实时采集。主控机负责控制指令的发送，并控制各个检测单元进行温度采集，收集测量数据，同时对测量结果进行整理和显示。其中包括单片机，温度检测，湿度监测和显示，系统软件等部分的设计。

单片机温湿度测量系统，除单片机外，最重要的器件之一就是传感器。对于温湿度测量来说要使用温湿度传感器。这些温湿度传感器将温湿度转变为电量，被测温湿度变化引起相应电量变化。单片机不能直接读取这种电量，需要与传感器相适应的信号调理电路，将这种电量先转换为电压量，如温度变化引起热敏电阻的电阻值的电阻值变化转变为电压变化，再由A/D转换电路将电压变化转换为十六进制数供单片机读取。典型温湿度测量系统如图1所示。

图1为系典型温湿度测量系统

本设计由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成。

（1） 信号采集：由温度传感器、模块湿度传感器和单片机最小系统模块组成； （2） 信号分析：由单片机AT89C52组成；

（3） 信号处理：由LCD动态液晶显示屏显示测量值。

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图2为系统方框图

3. 系统硬件的设计 3.1.芯片介绍

3.1.1.AT89C52单片机

AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。 AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

图3为AT89C52引脚图

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

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主要功能特性：

1、兼容MCS51指令系统

2、8k可反复擦写(大于1000次）Flash ROM； 3、32个双向I/O口； 4、256x8bit内部RAM；

5、3个16位可编程定时/计数器中断； 6、时钟频率0-24MHz；

7、2个串行中断，可编程UART串行通道； 8、2个外部中断源，共8个中断源； 9、2个读写中断口线，3级加密位；

10、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；

11、有PDIP、PQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品需求。 AT89C52P为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。

P0 口

P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个TTL逻辑门电路，对端口P0 写―1‖时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。

P1 口

P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写―1‖，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个

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引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51 不同之处是，P1.0 和P1.1 还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX），参见表1。Flash 编程和程序校验期间，P1 接收低8 位地址。表.P1.0和P1.1的第二功能。

表1为AT89C52的P1.0和P2.0的其它用途

引脚号 P1.0 P1.1 功能特性 T2，时钟输出 T2EX（定时/计数器2） P2 口

P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口P2 写―1‖，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或16 位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR 指令）时，P2 口送出高8 位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行MOVX @RI 指令）时，P2 口输出P2 锁存器的内容。Flash 编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。

P3 口

P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL逻辑门电路。对P3 口写入―1‖时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3 口除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能P3口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。

RST

复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。

ALE/PROG

当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条MOVX 和MO

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VC指令才能将ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE 禁止位无效。

PSEN

程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。

EA/VPP

外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V 编程电压Vpp。 XTAL1

振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2

振荡器反相放大器的输出端。

特殊功能寄存器

在AT89C52 片内存储器中，80H-FFH 共128 个单元为特殊功能寄存器（SFE），SFR 的地址空间映象如表2 所示。并非所有的地址都被定义，从80H—FFH 共128 个字节只有一部分被定义，还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丢失。不应将数据―1‖写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是―0‖。AT89C52除了与AT89C51所有的定时/计数器0 和定时/计数器1 外，还增加了一个定时/计数器2。定时/计数器2 的控制和状态位位于T2CON，T2MOD，寄存器对（RCAO2H、RCAP2L）是定时器2 在16 位捕获方式或16 位自动重装载方式下的捕获/自动重装载寄存器。

数据存储器

AT89C52 有256 个字节的内部RAM，80H-FFH 高128 个字节与特殊功能

寄存器（SFR）地址是重叠的，也就是高128字节的RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。当一条指令访问7FH 以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式决定是访问高128 字节RAM 还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。

定时器2

定时器2 是一个16 位定时/计数器。它既可当定时器使用，也可作为外部事件计数器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON（如表3）的C/T2 位选择。定时器2 有三种工作方式：捕获方式，自动重装载（向上或向下计数）方式和波

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