本文从实践运用动身，较全面地介绍了全数字温湿度仪的规划与完结。计划选用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液晶模块为显现部件，结合相关电路组成温湿度计的硬件部分，嵌入式编程选用C51言语。
本文不只包含器材选型方面的硬件常识，一起给出了传感器驱动等典型程序段。实践证明，本温湿度仪具有丈量数据准确、显现直观、反响快、量程大、差错小、免标定、报警温度可设定等长处，安稳牢靠，值得推行。
0导言
温湿度仪是日常日子、工矿企业、饲养等场所常常运用的丈量温度、湿度的外表，旧式温湿度仪存在反响慢、精度低、量程小、标定繁琐等缺陷。近年来，跟着数字传感器开展与遍及，温湿度仪也执政着数字化、免标定、便利设置报警、实时监控等方向开展。特别以DS18B20、DHT11为代表的数字传感器，归于集成传感器，牢靠性很高，因而，选用微操控器结合数字传感器，规划全数字的温湿度仪，具有遍及的实践意义和社会价值。
1.功用结构描绘
本温湿度仪以MCU为中心，运用最新数字化温湿度传感器作为丈量器材，LCM为显现部件，蜂鸣器为提示音和报警声输出，因为本外表还具有其他功用，所以设置了三个按键作为输入部分，以完结多个显现界面切换及进行相关设置的功用。功用结构示意图如图1所示：
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、电流或频率等模仿物理量的模仿传感器，在需求数字信号的场合运用不行便利。近几年涌现出一些数字温度传感器，如ADT7301、TMP205等，但经过归纳比较，这儿选用了美国Dallas公司出品的DS18B20[1],优势是反映快、精度高(可编程9-12位，最高0.0625℃)、体积小、差错小(±0.5℃)、测温规模大(-55~125℃)、接口简略，特别值得称道的是其“单总线”数据传输方法，与单片机交流信息仅需求一根I/O线。并且，可同一总线挂接多个传感器，每一个都有自己仅有的64位序列号。实践运用中，选用了DS18B20的外部电源供电方法。
2.2 湿度传感器选型
近年来市面上典型数字湿度传感器有瑞士SHT11等类型，精度高规模大，但价格较高，这儿终究选用奥松DHT11[2],该传感器由一个电阻式感湿元件、NTC测温元件和8位单片机组成，比较前者有较大价格优势，精度5%RH,差错2%RH,湿度规模20~95%RH.并且，该传感器也是单线制串行接口，编程上与18B20有必定相似之处。该传感器缺陷是不如电容型精度高。因为该传感器温度丈量的性能指标不及DS18B20,所以只用了其湿度丈量功用。
2.3 MCU选型
鉴于温湿度丈量实时性要求不高，数字化温度、湿度传感器及液晶显现模块对M C U速度要求也不算高，以上器材加上键盘、蜂鸣器等硬件资源占用的引脚数也不多，所以选用经典的51系列单片机是很好的挑选。特别美国Atmel公司出产的AT89S5x系列单片机[3],质优价廉，彻底满意上述要求，并且具有ISP下载功用，可完结在对板载芯片进行程序晋级，十分便利。终究C51程序经编译生成的HEX文件为15k巨细，可下载到AT89S52芯片。
2.4 显现部件选型
为了提高外表外观层次，没有运用传统数码管，而是选用了运用较广的字符点阵型液晶显现模组LCM1602,其具有微功耗、体积小、编程显现灵敏等特色。因为各厂家1602液晶大都依据HD44780液晶芯片的，故操控原理相同，便利替换。该液晶类型国内外出产厂家不少，如长沙太阳人、深圳金马等，价格约十元。运用时经过模仿口线方法将LCM1602与MCU衔接。
2.5 电源选型
本体系MCU、传感器等都可运用+5V供电，故需装备直流电源。这儿选用两种供电计划(开关切换)，一是外置220VAC转5VDC的线性电源或开关电源，PCB板上只留一个DC-002电源插座，二是选用两节碱性电池结合Boost电路为体系供给电源。在选用后一计划时，有MAX1674、TPS60110、SP6641A等多种芯片挑选，但从经济性和便利收购等方面考虑，终究挑选上海贝岭公司的开关型DC/DC升压稳压芯片BL8530[4].该芯片仅0.8V的发动电压、高电流的负载驱动才能，极低的静态功耗(Iq5.5uA)，十分适合于便携式电池运用的场合。选用了高性能、低功耗的参阅电压电路结构，一起在出产中引进批改技能，保证了输出电压的高输出精度及低温度漂移，且对周边电路搅扰很小。
合作肖特基二极管1N5819、100uf钽%&&&&&%和33uH屏蔽功率电感，输出电压实测维持在4.98V,十分安稳。
3.软件编程
3.1 软件流程图
开端上电后，首要进行体系初始化，包含界说IO口、设置默许值，显现开机画 面等作业。然后默许进入显现当时温度的状况，假如没有收到DS18B20回来的存在脉冲，蜂鸣器报警且液晶有相关信息提示。软件流程如图2所示。
依据官方数据手册，相关温度操作包含发动温度转化(Conver T)，越过ROM(SkipRom)，写暂存器(Write Scratchpad)，设置高低温报警寄存器TH和TL,复制暂存器(Copy Scratchpad)，Recall E2和读暂存器(Read Scratchpad)等。接下来进行按键判别，本外表共有3个输入按键，按键1是功用切换键，每逢按下一次则软件状况计数器加1,进入相应测验界面，且在温度丈量、湿度丈量及其他几个功用间循环。键2分长按和短按，在温度形式下有摄氏/华氏温度切换、最大值坚持、封闭报警等功用。键3有切换液晶屏手动/主动背光，封闭报警等功用。假如一切按键都没有被按下，则先判别当时状况，然后判别是否存在相应传感器，假如有只更新当时温度或湿度值，或进入其他功用。最终回来，整个是一个大循环结构。别的，此处仅是软件流程图示意图，供给规划思路，某些详细完结可能会依据实践状况放到中止里处理，更为便利。 3.2 温度传感器典型程序段
D S 1 8 B 2 0对时序要求十分严厉，编程时应保证延时程序要契合datasheet中的要求，这儿首要编制了一个较准确的10us延时，之后的程序中屡次调用。别的，摄氏、华氏温度的转化，以及低于0摄氏度时，需求显现的负号等状况都可在液晶显现温度的程序段中考虑。典型程序如下：
3.3 湿度传感器典型程序段
比较同样是单总线规划的DS18B20,国产DHT11在编程思路上有必定相似性，但时序、移位等操作都不同，协议较前者简略。
用户主机(M C U)发送一次开端信号后，DHT11从低功耗形式转化到高速形式，待主机开端信号完毕后，DHT11发送呼应信号，送出40bit的数据，并触发一次信收集。而操作DS18B20时，MCU初始化收到应对信号后，就可随时发个指令写或读，主机有更多主动权。依照官方产品手册供给的时序，编制程序如下：
主程序、1602显现驱动、其他功用等程序省略。
4.定论
本数字温湿度仪经试制、长期运转，体现安稳，作用杰出。在调试阶段，遇到并处理了一些问题，一个比较扎手的问题是，显现温度时偶尔会呈现异常数字。经仔细分析发现，这是因为本外表的多按键、多功用而选用的多个定时器，定时器发生的中止导致了DS18B20与MCU通讯时序遭到损坏，形成传输的数据犯错。本问题后来经过添加CRC8校验，对偶尔呈现的过错数据进行放弃得到处理。
现阶段该温湿度仪只作为独自运用，在今后的晋级类型中，能够参加数据存储功用(如24C02芯片记载峰值)，以及多传感器总线方法，经过上位机监控各点温湿度等功用。
