基于单片机STC89C52的家用湿度控制器

大学课程设计说明书 D1-D8：数字量输出端，D1为高位。

OE：OE为输出允许端，高电平能使D1-D8引脚上输出转换后的数字量。 REF+、REF-:参考电压输入量，给电阻阶梯网络供给标准电压。

Vcc、GND: Vcc为主电源输入端，GND为接地端，一般REF+与Vcc连接在一起，REF与GND连接在一起. CLK:时钟输入端。

4.3 湿度检测模块

4.3.1 SHT11介绍

SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款数字温湿度传感器芯片。该芯片广泛应用于暖通空调、汽车、消费电子、自动控制等领域。共主要特点如下：

高度集成，将温度感测、湿度感测、信号变换、A／D转换和加热器等功能集成到一个芯片上；提供二线数字串行接口SCK和DATA，接口简单，支持CRC传输校验，传输可靠性高；测量精度可编程调节，内置A／D转换器(分辨率为8～12位，可以通过对芯片内部寄存器编程选择)；测量精确度高，由于同时集成温湿度传感器，可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能；封装尺寸超小(7.62 mm×5.08mm×2.5 mm)，测量和通信结束后，自动转入低功耗模式；

高可靠性，采用COMSENS工艺，测量时可将感测头完全浸于水中。 a.SHT11的引脚功能

SHT11温湿度传感器采用SMD(LCC)表面贴片封装形式，接口非常简单，引脚名称及排列顺序如图4.6所示。各引脚的功能如下：

图 4.6 SHT11的引脚图

◇脚5～8--未连接。

◇脚1和4--信号地和电源，其工作电压范围是2.4～5.5 V；

◇脚2和脚3--二线串行数字接口，其中DATA为数据线，SCK为时钟线； b.SHT11的内部结构和工作原理

温湿度传感器SHT11将温度感测、湿度感测、信号变换、A／D转换和加热器等功能集成到一个芯片上，其内部结构如图2所示。该芯片包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件。这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信

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大学课程设计说明书 号，该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大；然后进入一个14位的A／D转换器；最后经过二线串行数字接口输出数字信号。SHT11在出厂前，都会在恒湿或恒温环境中进行校准，校准系数存储在校准寄存器中；在测量过程中，校准系数会自动校准来自传感器的信号。此外，SHT11内部还集成了一个加热元件，加热元件接通后可以将SHT11的温度升高5℃左右，同时功耗也会有所增加。此功能主要为了比较加热前后的温度和湿度值，可以综合验证两个传感器元件的性能。在高湿(>95％RH)环境中，加热传感器可预防传感器结露，同时缩短响应时间，提高精度。加热后SHT11温度升高、相对湿度降低，较加热前，测量值会略有差异。 4.3.2 湿度检测电路

湿度传感器SHT11的DATA端与ADC0808的IN0口相连，时钟线SCK与单片机P2.7口相连。通过这个电路可以直接输出与湿度相关的电压值，并与ADC0808的IN0口相连。再将输出电压转变成数字量，输入单片机。实现湿度的测量。

图4.7 湿度检测电路

4.4 LED数码管显示模块

4.4.1 数码管显示简介

LED显示器是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示图像等各种信

息的显示屏幕。本设计所用到的LED显示器由七个发光二极管组成，因此也称为七段LED显示器。此外，在本设计所用到的LED显示器中还有一个圆点型发光二极管（在图中以dp表示），作为小数点的显示使用。通过七段发光二极管的不同组合，可以显示多种数字、字母或者其他符号。

LED中的发光二极管有两种接法： a.共阳极接法：

把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时将公共阳极连接到+5V电源上。这样若阴极端输入低电平，则该发光二极管就导通点亮，若阴极端输入高电平，则不点亮。

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大学课程设计说明书 b.共阴极接法：

把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地，这样若二极管的阳极端输入高电平，则该发光二极管就导通点亮，若阳极端输入低电平，则该发光二极管不点亮。

本设计采用共阴极接法。七段发光二极管，再加上一个小数点，共计8段。采用LED显示器。LED显示器由七个发光二极管组成，本设计采用共阳极接法。显示器采用动态显示方式。原因在于：静态显示方式要求口线多，占用资源多，成本就高，而动态显示方式，电路简单、节省口线、成本低。

LED通常有两种显示方法:动态显示和静态显示。

动态显示：

即逐位点亮显示器的每一位，对于显示器的每一位而言，每隔一段时间点亮一次显示器的亮度与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间有关。在多位LED显示时，为了简化电路、降低成本，将所有位的段选码并联在一起，由一个8位输入端口控制，而共阴极或共阳极点分别由相应的口线控制。

静态显示：

是当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止，并且显示器的各位同时显示。静态显示时，较小的驱动电流就能得到较高的显示亮度。LED显示器工作在静态显示方式下，共阴极点或共阳极点连接在一起接地：每位的段选（a-dp）与一个8位并行口相连。静态显示显示效果好，但是功耗大，但不占用端口，只需两个串口线输出，变成较为简单。而且采用静态显示需要的驱动器件多，硬件成本相对更高。

比较以上两种方案，方案一硬件简单程序复杂，方案二硬件复杂程序简单，考虑到实惠和对自己的编程锻炼，选择方案动态显示。本次设计用到的是三位动态显示。动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管。在本次设计中采用的是共阳极的三位一体的LED，1、2、3分别为三个数码显示的分别为三个数码管显示的控制引脚，其原理与单个LED的显示原理完全相同。 LED显示器：

图 4.8 LED显示器

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大学课程设计说明书 4.5 驱动电路模块

4.5.1 报警电路

报警部分由陶瓷压电发声装置及外围电路组成，当检测到湿度过高时，单片机的P2.4引脚为低电平，三极管T3导通蜂鸣器发出报警声。如图4.9所示：

图 4.9 报警电路原理图 4.5.2 排风电路

当检测到环境湿度高于设定上限值时，单片机P2.5口输出高电平，使三极管导通，继电器吸合，抽风机通电，通过排风换气使湿度降低。电路如图4.10所示。

电路由驱动和开锁两级组成。由R2、Q2组成驱动电路，其中Q2可以选择普通的小功率三极管如9012都可以满足要求。由D2、RL1组成开锁。其中D2是为了消除继电器可能产生的反向高电压。继电器的选用要视情况而定，但是吸合力要足够且有一定的余量。

图 4.10 排风电路原理图

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