1、 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 27 页基于单片机的温湿度传感器课程设计摘 要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。 DHT11 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，使用基亚 5110 二手屏幕显示 DHT11 传感器读出来的温度和湿度值。关键字：AT89S52;5110液晶;DHT11传感器;单总线AbstractBecause of the temperature and the humidity from both the physical quant
2、ity itself or in the actual life of people are closely related, so the temperature and humidity sensor integrated will arise accordingly. Between DHT11 and SCM can adopt the simple single bus, only need a I/O port. Simple operation, using the base of 5110 secondhand screen display DHT11 sensor Read
3、out the temperature and humidity.Keywords: AT89S52; DHT11 5110 LCD; sensor; single bus桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 页 共 页第 2 页 共 27 页桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第页共页第 3 页 共 27 页目 录引 言 -11.1 DHT11描述-21.2 管脚排列-21.3 应用电路连接说明-21.4 DHT11数据结构-31.5 DHT11的传输时序-31.5.1 DHT11 开始发送数据流程-31.5.2 主机复位信号和 DHT11 响应信号 -31.5.3 数字0信号
4、表示方法-31.5.4 数字1信号表示方法-42、诺基亚5110液晶简介（PCD8544驱动）-42.1 引脚-42.2 功能描述：-52.2.1 地址计数器 (AC)-52.2.2 初始化-52.2.3 复位的作用-62.2.4 显示控制-62.2.5 串行接口时序-62.2.6 指令集 -63、总结-74、谢辞-85、参考文献-96、附录-105.1 实验总框架图-105.2 硬件部分-105.2.1 硬件原理图-105.2.2 硬件 PCB 图-115.2.3 所需元器件-115.3 实验效果-115.4 实验软件程序-12桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 23
5、页第 4 页 共 27 页引 言可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件，并与一个 8 位单片机相连接。该产品具有通信便捷、超快响应、抗干扰能力强等优点。每个 DHT11 传感器都在 OTP 内存中存入了在湿度校验室中获得的校准系数。校准系数以程序的形式储存，在传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单总线串行接口，仅需 1 个 I/O 口即可实现对温度和湿度的同时测量，使系统集成变得简易快捷，小体积、低功耗，使其成为一种温湿度测量原件的不错选择。是居家温湿度表不错的传感器件。1.1 DHT11 描述DHT11 是广州奥松有限公司生产的一款湿温
6、度一体化的数字传感器。该传感器包括一个电阻式测湿元件和一个 NTC 测温元件，并与一个高性能 8 位单片机相连接。通过单片机等微处理器简单的电路连接就能够实时的采集本地湿度和温度。DHT11 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。传感器内部湿度和温度数据 40Bit 的数据一次性传给单片机，数据采用校验和方式进行校验，有效的保证数据传输的准确性。DHT11 功耗很低，5V 电源电压下，工作平均最大电流 0.5mA。性能指标和特性如下： 1、工作电压范围：3.5V-5.5V 2、工作电流 ：平均0.5mA 3、湿度测量范围：2090RH4、温度测量范围：0505、湿度
7、分辨率 ：5RH 8位6、温度分辨率 ：1 8位7、采样周期 ：1S 8、单总线结构 9、与TTL兼容（5V）1.2 管脚排列 ：桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 2 页共 23页第 5 页 共 27 页PIN 名称 注释1 VDD 供电（3-5V ）2 DATA 串行数据，单总线3 NC 悬空4 GND 电源地1.3 应用电路连接说明 DHT11 数字湿温度传感器连接方法极为简单。第一脚接电源正，第四脚接电源地端。数据端为第二脚。可直接接主机（单片机）的 I/O 口。为提高稳定性，建议在数据端和电源正之间接一只 1K 的上拉电阻。第三脚为空脚，此管脚悬空不用。 因为DHT11 是
8、数字传感器，所以建议在电源正引脚接上滤波电容以提高稳定性。1.4 DHT11数据结构DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式。即，单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由5Byte（40Bit）组成。数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明。一次完整的数据传输为40bit，高位先出。数据格式：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据 +8bit校验和桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 3 页 共 23 页第 6 页 共 27 页校验和数据为前四个字节相加。 传感器数据输出的是未编码的二进制数据。数据(湿度、温度、整数、小数
9、)之间应该分开处理。如果，某次从传感器中读取如下5Byte数据： byte4 byte3 byte2 byte1 byte0 00101101 00000000 00011100 00000000 01001001 整数 小数 整数 小数 校验和 湿度 温度 校验和 由以上数据就可得到湿度和温度的值，计算方法： humi (湿度)= byte4 . byte3=45.0 (RH) temp (温度)= byte2 . byte1=28.0 ( ) Jiaoyan=byte4+byte3+byte2+byte1=73(=humi+temp)(校验正确) 注意：DHT11 一次通讯时间最大 3ms
10、，主机连续采样间隔建议不小于 100ms。1.5 DHT11 的传输时序1.5.1、DHT11 开始发送数据流程主机发送开始信号后,延时等待 20us-40us 后读取 DH11T 的回应信号，读取总线为低电平,说明 DHT11 发送响应信号，DHT11 发送响应信号后，再把总线拉高,准备发送数据,每一 bit 数据都以低电平开始,格式见下面图示。如果读取响应信号为高电平,则DHT11 没有响应,请检查线路是否连接正常。 VCC 主机开始 DHT 响应输出 数据0 数据1GND 拉高并等待 准备输出 1.5.2 主机复位信号和 DHT11 响应信号 VCC 主机拉高 20-40us DHT 拉
11、高 40-50usGND 主机至少拉低 18ms DHT 拉高 40-50us 传送指令开始1.5.3 数字0信号表示方法VCC 26-28us 表示 0下一位开始桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 4 页共 23页第 7 页 共 27 页GND 12-14us1BIT开始1.5.4 数字1信号表示方法 VCC 116-118us 表示 1下一位开始GND1BIT开始12-14us2、诺基亚5110液晶简介（PCD8544驱动）特征：单芯片LCD 控制/驱动48 行，84 列输出显示数据RAM 48*84 位芯片集成：LCD 电压发生器（也可以使用外部电压供应）LCD偏置电压发生器振
12、荡器不需要外接元件（也可以使用外部时钟）外部RES（复位）输入引脚串行界面最高4.0Mbits/SCMOS 兼容输入混合速率：48逻辑电压范围VDD 到VSS：2.7V3.3V显示电压范围VLCD 到VSS：6.08.5V LCD内部电压发生器（充许电压发生器）6.09.0V LCD 外部电压供应（电压发生器关闭）低功耗，适用于电池供电系统关于VLCD 的温度补偿使用温度范围：-25702.1 引脚桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 5 页 共 23 页第 8 页 共 27 页SDIN 串行数据输入端SCLK 串行时钟输入端D/C 数据/命令SCE 芯片使能RES 外部复位输入端SD
13、IN:串行数据线输入：数据线。SCLK: 串行时钟线输入：时钟信号: 0.0 4.0 Mbits/s.D/C: 模式选择输入：选择命令/地址或输入数据SCE: 芯片使能使能引脚充许输入数据，低电平有效。RES:复位此信号会复位设备，应用于初始化芯片。低电平有效。2.2 功能描述：2.2.1地址计数器 (AC)地址计数器为写入显示数据存储器指定地址。X地址 X6X0和Y地址Y2Y0 分别设置。写入操作之后，地址计数器依照V标志自动加1。显示数据存储器 (DDRAM)。DDRAM是存储显示数据的48*84位静态RAM。RAM分为6排，每排84字节（6*8*84位） 。访问RAM期间，数据通过串行接
14、口传输。这里X地址与列输出号码直接通信。2.2.2 初始化接电源后，内部寄存器和RAM的内容不确定。必须应用一个RES脉冲。注意，不正确的复位是危险的，可能会损坏设备。所有内部寄存器在指定的时间内，通过31脚的外部RES脉冲（低电平）复位。无论如何，RAM的内容仍然不确定。 2.2.3复位的作用复位后，LCD驱动器有下列状态：电源节省模式 (位 PD = 1)水平寻址 (位 V = 0)常规指令设置(位 H = 0)显示页(位 E = D = 0)地址计数器 X6 至 X0 = 0; Y2 至 Y0 = 0温度控制模式(TC1 TC0 = 0)偏置系统 (BS2 至 BS0 = 0)VLCD
15、等于 0, HV 发生器为关闭状态(VOP6 至 VOP0 = 0)加电后，RAM内容不确定。 2.2.4显示控制位 D 和 E位 D 和 E 选择显示模式设置RAM的 Y 地址定义显示RAM的Y寻址向量。Y的范围是0至5设置RAM的 X 地址X 地址指向列。X的范围是0至83（53H） 。 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 6 页共 23页第 9 页 共 27 页位 V当 V = 0，选择水平寻址。数据写入DDRAM当 V = 1，选择垂直寻址。数据写进DDRAM位 H当 H = 0， 可以执行显示控制 ， 设置Y地址和设置X地址 ；当 H = 1，可以执行其它命令。操作电压 V
16、LCD 可以用软件设置，值根据液晶来选择。VLCD = a + (VOP6 to VOP0)x b V.对于PCD8544，a = 3.06 ，b = 0.06在室温下的编程范围为3.0010.68。注意如果VOP 6to VOP0设为0时，会关闭负荷的吸取。例如混合比 1 : 48, 适当的液晶操作电压，Vth 是液晶的极限使用电压。警告， 在低温下增加VOP 时，在25情况下，VOP不能超过8.5V极限值。2.2.5 串行接口时序2.2.6 指令集 D/C 命令字指令DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0描述(H=0 or 1)NOP 0 0 0 0 0 0 0 0
17、 0 空操作功能设置 0 0 0 1 0 0 PD V H写数据 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 写数据到显示 RAMH=0保留 0 0 0 0 0 0 0 X X 不可使用显示控制 0 0 0 0 0 1 D 0 E 设置显示配置保留 0 0 0 0 1 X X X X 不可使用设置RAM的Y地址 0 0 1 0 0 0 Y2 Y1 Y0 Y的范围是0至5设置RAM的x地址 0 1 X6 X5 X4 X3 X2 X1 X0 X的范围是0至83H=1保留 0 0 0 0 0 0 0 0 1 不可使用保留 0 0 0 0 0 0 0 1 X 不可使用温度控制 0 0 0 0
18、0 0 1 TC1 TC0 设置温度系数(TC x)保留 0 0 0 0 0 1 X X X 不可使用偏置系统 0 0 0 0 1 0 BS2 BS1 BS0 设置偏置系统桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 7 页 共 23 页第 10 页 共 27 页保留 0 0 1 X X X X X X 不可使用设置Vop 0 1 Vop6Vop5Vop4Vop3Vop2 Vop1 Vop0写VOP 到寄存器3 总结：通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关课本知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。因为在试验中，我画 PCB 时忘记了连接晶振电容的地引脚，导致做出板后用导线连接，降低了电路板的美观。忽略了AT89S52 的第 31 引脚接 VCC 才是访问片内存储器，也导致了我烧坏了一片 DHT11 传感器。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。PD 芯片是活动的 芯片处于掉电模式V 水平寻址 垂直寻址H 使用基本指令集 使用扩展指令集D and E00 显示空白01 普通模式10 开所有显示段11 反转映象模式TC1 and TC000 VLCD 温度系数 001 VLCD 温度系数 110 VLCD 温度系数 211 VLCD 温度系数 3
