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DHT90温湿度实时显示单片机小系统详解

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ID:161768 发表于 2017-4-23 16:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
1.003.jpg
数据类型
长　度
值　域
unsigned char
单字节
0～255
signed char
单字节
-128～+127
unsigned int
双字节
0～65535
signed int
双字节
-32768～+32767
unsigned long
四字节
0～4294967295
signed long
四字节
-2147483648～+2147483647
float
四字节
±1.175494E-38～±3.402823E+38
*
1～3字节
对象的地址
bit
位
0或1
sfr
单字节
0～255
sfr16
双字节
0～65535
sbit
位
0或1

一、        目的与要求
制作一个温湿度实时显示小系统，响应时间控制在1s左右，探头部分能够放进大约10cm直径的容器中。
二、        工作原理
采用AT89S52单片机作为本系统的控制单元，传感器采用DHT90（即把SHT10封装为4个2.54标准插针的独立结构，大连北方测控代理的价格为50元/片），显示模块为LCD1602。单片机收到来自DHT90的温湿度数据，再经过软件线性拟合，最后送到1602上显示并没隔1s刷新一次数据。
三、        原理图
1.001.jpg
图1 温湿度显示系统原理图


四、        硬件设计
电源部分采用+5V开关电源集成模块（实测输出电压5.19V），这符合DHT90和AT89S52单片机的供电要求。本系统电路设计较简单，难点至于软件编写与调试。
五、        软件设计
5.1 流程图
1.002.jpg
软件流程图

  5.2 软件调试过程及经验
    对于本系统，我首先调试1602的显示程序，重点理解时序图。对硬件理解清楚后，参照相关程序，编写自己规范的程序。然后，调试DHT90数据通信显示，在SHT11(DHT90/SHT10也属于同系列)例程中，显示功能是利用51单片机串口向上位机发数据，在上位机上显示温湿度。所以，这部分在我的程序中就去掉了。同样，DHT90程序部分的关键也是时序图，读明白时序图，就可以很快得进入编程调试阶段。
六、        系统实物图

图2 单片机控制及显示部分
1.004.jpg
图3 LCD1602显示特写
1.005.jpg
图4 传感器部分特写（准备封装为一个小的探头）

七、        菜鸟的小结
在两个多月的时间里，我从零开始做这个温湿度测量小系统，现在终于有了初步的成果。在这期间，我学到了很多东西，比如说焊接技术（当然还是比较菜），下载线制作等等。我觉得最重要的一点是锻炼了自己的实践能力。嗯，很多东西难与不难就看你做没做过。呵呵，套用毛主席他老人家的一句话就是：没有实践就没有发言权。一开始，做下载线，我感觉很难很难，但现在回头一看，那就是小case而已。
通过这个小系统的制作，我从一个“理想的电子爱好者”转变为一个“实践的电子爱好者”。从享受电子成品的快乐到享受电子DIY过程的快乐，这是一直升华，DIY很美妙。最后一句与所有DIY爱好者共勉。
最后，欢迎大家交流学习，给我批评指正！


附源程序（调试成功版）：


  1. /***********************************************************************************  
  2. ;功能说明:DHT90与LCD1602的温湿度显示  
  3. ;文件名称:DHT90.c     
  4.   
  5. ;微处理器:AT89S52
  6. ;编译环境:Keil uVision V2.38a
  7.   
  8. ;作    者:
  9. ;版    权:(c)
  10. ;修改说明:添加了一个LCD_disp_str()函数
  11. ;***********************************************************************************/

  13. /*************定义接口********************
  14.          P0------DB0～DB7  (LCD1602)      
  15.          P2.0------RS      (LCD1602)
  16.          P2.1------RW      (LCD1602)
  17.          P2.2------E       (LCD1602)
  18.                  P2.6------SCK     (DHT90)
  19.                  P2.7------DATA    (DHT90)
  20. *****************************************/

  22. #include  
  23. #include   
  24. #include     //Keil library   
  25. #include    //Keil library  

  27. //*********************第一部分LCD1602设置 START****************************************
  28. #define LCD_DB        P0
  29.         sbit         LCD_RS=P2^0;   //P2^0是p2.0的意思；LCD_RS与P2.0等效起来，对LCD_RS 读写，就是对P2.0读写 好处在于LCD_RS含义直接明了，写程序多了就会知道有必要de
  30.         sbit         LCD_RW=P2^1;   //P2^1是p2.1的意思
  31.         sbit         LCD_E=P2^2;    //P2^2是p2.2的意思

  33. /******定义函数****************/
  34. #define uchar unsigned char
  35. #define uint unsigned int
  36. void LCD_init(void);                          //初始化函数
  37. void LCD_write_command(uchar command);        //写指令函数
  38. void LCD_write_data(uchar dat);               //写数据函数
  39. void LCD_disp_char(uchar x,uchar y,uchar dat);//在某个屏幕位置上显示一个字符,X（0-15),y(1-2)
  40. void LCD_disp_str(uchar x,uchar y,uchar *str); //LCD1602显示字符串函数
  41. void delay_n10us(uint n);                     //延时函数


  44. /*--------------------------------------  
  45. ;模块名称:LCD_init();  
  46. ;功    能:初始化LCD1602  
  47. ;占用资源:--
  48. ;参数说明:--
  49. ;创建日期:2008.08.15  
  50. ;版    本:FV1.0(函数版本Function Version)
  51. ;修改日期:--
  52. ;修改说明:--
  53. ;-------------------------------------*/  
  54. void LCD_init(void)
  55. {
  56. delay_n10us(10);
  57. LCD_write_command(0x38);//设置8位格式，2行，5x7
  58. delay_n10us(10);
  59. LCD_write_command(0x0c);//整体显示，关光标，不闪烁
  60. delay_n10us(10);
  61. LCD_write_command(0x06);//设定输入方式，增量不移位
  62. delay_n10us(10);
  63. LCD_write_command(0x01);//清除屏幕显示
  64. delay_n10us(100);       //延时清屏，延时函数，延时约n个10us
  65. }


  68. /*--------------------------------------  
  69. ;模块名称:LCD_write_command();  
  70. ;功    能:LCD1602写指令函数  
  71. ;占用资源: P2.0--RS(LCD_RS),P2.1--RW(LCD_RW),P2.2--E(LCD_E).
  72. ;参数说明:dat为写命令参数
  73. ;创建日期:2008.08.15  
  74. ;版    本:FV1.0(函数版本Function Version)
  75. ;修改日期:--
  76. ;修改说明:--
  77. ;-------------------------------------*/  
  78. void LCD_write_command(uchar dat)
  79. {
  80. delay_n10us(10);
  81. LCD_RS=0;         //指令
  82. LCD_RW=0;         //写入
  83. LCD_E=1;          //允许
  84. LCD_DB=dat;
  85. delay_n10us(10);  //实践证明，我的LCD1602上，用for循环1次就能完成普通写指令。
  86. LCD_E=0;
  87. delay_n10us(10);  //实践证明，我的LCD1602上，用for循环1次就能完成普通写指令。
  88. }


  91. /*--------------------------------------  
  92. ;模块名称:LCD_write_data();  
  93. ;功    能:LCD1602写数据函数  
  94. ;占用资源: P2.0--RS(LCD_RS),P2.1--RW(LCD_RW),P2.2--E(LCD_E).
  95. ;参数说明:dat为写数据参数
  96. ;创建日期:2008.08.15  
  97. ;版    本:FV1.0(函数版本Function Version)
  98. ;修改日期:--
  99. ;修改说明:--
  100. ;-------------------------------------*/
  101. void LCD_write_data(uchar dat)
  102. {
  103. delay_n10us(10);
  104. LCD_RS=1;          //数据
  105. LCD_RW=0;          //写入
  106. LCD_E=1;           //允许
  107. LCD_DB=dat;
  108. delay_n10us(10);
  109. LCD_E=0;
  110. delay_n10us(10);
  111. }


  114. /*--------------------------------------  
  115. ;模块名称:LCD_disp_char();  
  116. ;功    能:LCD1602显示一个字符函数，在某个屏幕位置上显示一个字符,X（0-15),y(1-2)。
  117. ;占用资源:--
  118. ;参数说明:X为1602的列值(取值范围是0-15),y为1602的行值(取值范围是1-2)，dat为所要显示字符对应的地址参数。
  119. ;创建日期:2008.08.15  
  120. ;版    本:FV1.0(函数版本Function Version)
  121. ;修改日期:--
  122. ;修改说明:--
  123. ;-------------------------------------*/
  124. void LCD_disp_char(uchar x,uchar y,uchar dat)
  125. {
  126.   uchar address;
  127.   if(y==1)
  128.          address=0x80+x;
  129.   else
  130.          address=0xc0+x;
  131.   LCD_write_command(address);
  132.   LCD_write_data(dat);
  133. }



  137. /*--------------------------------------  
  138. ;模块名称:LCD_disp_str();  
  139. ;功    能:LCD1602显示字符串函数，在某个屏幕起始位置{X（0-15),y(1-2)}上显示一个字符串。
  140. ;占用资源:--
  141. ;参数说明:X为1602的列值(取值范围是0-15),y为1602的行值(取值范围是1-2)，str为所要显示字符串对应的指针参数。
  142. ;创建日期:2008.08.16  
  143. ;版    本:FV1.0(函数版本Function Version)
  144. ;修改日期:--
  145. ;修改说明:--  
  146. ;-------------------------------------*/
  147. void LCD_disp_str(uchar x,uchar y,uchar *str)
  148. {
  149.   uchar address;
  150.   if(y==1)
  151.          address=0x80+x;
  152.   else
  153.          address=0xc0+x;
  154.   LCD_write_command(address);
  155.   while(*str!='')
  156.   {  
  157.     LCD_write_data(*str);   
  158.     str++;
  159.   }
  160. }


  163. /*--------------------------------------  
  164. ;模块名称:delay_n10us();  
  165. ;功    能:延时函数，延时约n个10us
  166. ;占用资源:--
  167. ;参数说明:--
  168. ;创建日期:2008.08.15  
  169. ;版    本:FV1.1(函数版本Function Version)
  170. ;修改日期:2008.08.16
  171. ;修改说明:修改为较精确的延时函数
  172. ;-------------------------------------*/
  173. void delay_n10us(uint n)
  174. {        
  175.         uint i;            
  176.         for(i=n;i>0;i--)
  177.         {
  178.         _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); //延时10us@12M晶振
  179.                 }
  180. }                                    

  182. //*********************第一部分LCD1602设置 END****************************************


  185. //*********************第二部分DHT90设置   START****************************************  
  186. sbit SCK  = P2^6;      //定义通讯时钟端口
  187. sbit DATA = P2^7;      //定义通讯数据端口

  189. typedef union   
  190. { unsigned int i;      //定义了两个共用体
  191.   float f;  
  192. } value;  

  194. enum {TEMP,HUMI};      //TEMP=0,HUMI=1
  195.   

  197. #define noACK 0             //用于判断是否结束通讯
  198. #define ACK   1             //结束数据传输
  199.                             //adr  command  r/w  
  200. #define STATUS_REG_W 0x06   //000   0011    0  
  201. #define STATUS_REG_R 0x07   //000   0011    1  
  202. #define MEASURE_TEMP 0x03   //000   0001    1  
  203. #define MEASURE_HUMI 0x05   //000   0010    1  
  204. #define RESET        0x1e   //000   1111    0  

  206. /****************定义函数****************/
  207. void s_transstart(void);               //启动传输函数
  208. void s_connectionreset(void);          //连接复位函数
  209. char s_write_byte(unsigned char value);//DHT90写函数
  210. char s_read_byte(unsigned char ack);   //DHT90读函数
  211. char s_measure(unsigned char *p_value, unsigned char *p_checksum, unsigned char mode);//测量温湿度函数
  212. void calc_dht90(float *p_humidity ,float *p_temperature);//温湿度补偿



  216. /*--------------------------------------  
  217. ;模块名称:s_transstart();  
  218. ;功    能:启动传输函数
  219. ;占用资源:--
  220. ;参数说明:--
  221. ;创建日期:2008.08.15  
  222. ;版    本:FV1.0(函数版本Function Version)
  223. ;修改日期:--
  224. ;修改说明:--
  225. ;-------------------------------------*/   
  226. void s_transstart(void)  
  227. // generates a transmission start   
  228. //       _____         ________  
  229. // DATA:      |_______|  
  230. //           ___     ___  
  231. // SCK : ___|   |___|   |______  
  232. {   
  233.    DATA=1; SCK=0;                   //Initial state  
  234.    _nop_();  
  235.    SCK=1;  
  236.    _nop_();  
  237.    DATA=0;  
  238.    _nop_();  
  239.    SCK=0;   
  240.    _nop_();_nop_();_nop_();  
  241.    SCK=1;  
  242.    _nop_();  
  243.    DATA=1;         
  244.    _nop_();  
  245.    SCK=0;         
  246. }  

  248. /*--------------------------------------  
  249. ;模块名称:s_connectionreset();  
  250. ;功    能:连接复位函数
  251. ;占用资源:--
  252. ;参数说明:--
  253. ;创建日期:2008.08.15  
  254. ;版    本:FV1.0(函数版本Function Version)
  255. ;修改日期:--
  256. ;修改说明:--
  257. ;-------------------------------------*/  
  258. void s_connectionreset(void)  
  259. // communication reset: DATA-line=1 and at least 9 SCK cycles followed by transstart  
  260. //       _____________________________________________________         ________  
  261. // DATA:                                                      |_______|  
  262. //          _    _    _    _    _    _    _    _    _        ___     ___  
  263. // SCK : __| |__| |__| |__| |__| |__| |__| |__| |__| |______|   |___|   |______  
  264. {   
  265.   unsigned char i;   
  266.   DATA=1; SCK=0;                    //Initial state  
  267.   for(i=0;i<9;i++)                  //9 SCK cycles  
  268.   {  
  269.     SCK=1;
  270.     SCK=0;  
  271.   }  
  272.   s_transstart();                   //transmission start  
  273. }  


  276. /*--------------------------------------  
  277. ;模块名称:s_write_byte();  
  278. ;功    能:DHT90写函数
  279. ;占用资源:--
  280. ;参数说明:--
  281. ;创建日期:2008.08.15  
  282. ;版    本:FV1.0(函数版本Function Version)
  283. ;修改日期:--
  284. ;修改说明:--
  285. ;-------------------------------------*/  
  286. char s_write_byte(unsigned char value)  
  287. //----------------------------------------------------------------------------------  
  288. // writes a byte on the Sensibus and checks the acknowledge   
  289. {   
  290.   unsigned char i,error=0;   
  291.   for (i=0x80;i>0;i/=2)             //shift bit for masking  
  292.   {   
  293.     if (i & value) DATA=1;          //masking value with i , write to SENSI-BUS  
  294.     else DATA=0;                          
  295.     SCK=1;                          //clk for SENSI-BUS  
  296.     _nop_();_nop_();_nop_();        //pulswith approx. 5 us      
  297.     SCK=0;  
  298.   }  
  299.   DATA=1;                           //release DATA-line  
  300.   SCK=1;                            //clk #9 for ack   
  301.   error=DATA;                       //check ack (DATA will be pulled down by DHT90),DATA在第9个上升沿将被DHT90自动下拉为低电平。  
  302.   _nop_();_nop_();_nop_();
  303.   SCK=0;
  304.   DATA=1;                           //release DATA-line  
  305.   return error;                     //error=1 in case of no acknowledge //返回：0成功，1失败
  306. }  
  307.   

  309. /*--------------------------------------  
  310. ;模块名称:s_read_byte();  
  311. ;功    能:DHT90读函数
  312. ;占用资源:--
  313. ;参数说明:--
  314. ;创建日期:2008.08.15  
  315. ;版    本:FV1.0(函数版本Function Version)
  316. ;修改日期:--
  317. ;修改说明:--
  318. ;-------------------------------------*/  
  319. char s_read_byte(unsigned char ack)   
  320. // reads a byte form the Sensibus and gives an acknowledge in case of "ack=1"   
  321. {   
  322.   unsigned char i,val=0;  
  323.   DATA=1;                           //release DATA-line  
  324.   for (i=0x80;i>0;i/=2)             //shift bit for masking  
  325.   { SCK=1;                          //clk for SENSI-BUS  
  326.     if (DATA) val=(val | i);        //read bit   
  327.         _nop_();_nop_();_nop_();        //pulswith approx. 5 us
  328.     SCK=0;               
  329.   }  
  330.   if(ack==1)DATA=0;                 //in case of "ack==1" pull down DATA-Line  
  331.   else DATA=1;                      //如果是校验(ack==0)，读取完后结束通讯
  332.   _nop_();_nop_();_nop_();          //pulswith approx. 5 us  
  333.   SCK=1;                            //clk #9 for ack  
  334.   _nop_();_nop_();_nop_();          //pulswith approx. 5 us   
  335.   SCK=0;                  
  336.   _nop_();_nop_();_nop_();          //pulswith approx. 5 us  
  337.   DATA=1;                           //release DATA-line  
  338.   return val;  
  339. }  
  340.   

  342.   

  344. /*--------------------------------------  
  345. ;模块名称:s_measure();  
  346. ;功    能:测量温湿度函数
  347. ;占用资源:--
  348. ;参数说明:--
  349. ;创建日期:2008.08.15  
  350. ;版    本:FV1.0(函数版本Function Version)
  351. ;修改日期:--
  352. ;修改说明:--
  353. ;-------------------------------------*/  
  354. char s_measure(unsigned char *p_value, unsigned char *p_checksum, unsigned char mode)  
  355. // makes a measurement (humidity/temperature) with checksum  
  356. {   
  357.   unsigned error=0;  
  358.   unsigned int i;  
  359.   
  360.   s_transstart();                   //transmission start  
  361.   switch(mode){                     //send command to sensor  
  362.     case TEMP  : error+=s_write_byte(MEASURE_TEMP); break;  
  363.     case HUMI  : error+=s_write_byte(MEASURE_HUMI); break;  
  364.     default     : break;     
  365.   }  
  366.   for (i=0;i<65535;i++) if(DATA==0) break; //wait until sensor has finished the measurement  
  367.   if(DATA) error+=1;                // or timeout (~2 sec.) is reached  
  368.   *(p_value)  =s_read_byte(ACK);    //read the first byte (MSB)  
  369.   *(p_value+1)=s_read_byte(ACK);    //read the second byte (LSB)  
  370.   *p_checksum =s_read_byte(noACK);  //read checksum  
  371.   return error;  
  372. }  
  373.   

  375. /*--------------------------------------  
  376. ;模块名称:calc_dht90();  
  377. ;功    能:温湿度补偿函数
  378. ;占用资源:--
  379. ;参数说明:--
  380. ;创建日期:2008.08.15  
  381. ;版    本:FV1.0(函数版本Function Version)
  382. ;修改日期:--
  383. ;修改说明:--
  384. ;-------------------------------------*/  
  385. void calc_dht90(float *p_humidity ,float *p_temperature)
  386. // calculates temperature [C] and humidity [%RH]  
  387. // input :  humi [Ticks] (12 bit)  
  388. //          temp [Ticks] (14 bit)
  389. // output:  humi [%RH]
  390. //          temp [C]
  391. { const float C1=-4.0;              // for 12 Bit
  392.   const float C2=+0.0405;           // for 12 Bit
  393.   const float C3=-0.0000028;        // for 12 Bit
  394.   const float T1=+0.01;             // for 14 Bit @ 5V
  395.   const float T2=+0.00008;           // for 14 Bit @ 5V  

  397.   float rh=*p_humidity;             // rh:      Humidity [Ticks] 12 Bit  
  398.   float t=*p_temperature;           // t:       Temperature [Ticks] 14 Bit
  399.   float rh_lin;                     // rh_lin:  Humidity linear
  400.   float rh_true;                    // rh_true: Temperature compensated humidity
  401.   float t_C;                        // t_C   :  Temperature [C]

  403.   t_C=t*0.01 - 40;                  //calc. temperature from ticks to [C]
  404.   rh_lin=C3*rh*rh + C2*rh + C1;     //calc. humidity from ticks to [%RH]
  405.   rh_true=(t_C-25)*(T1+T2*rh)+rh_lin;   //calc. temperature compensated humidity [%RH]
  406.   if(rh_true>100)rh_true=100;       //cut if the value is outside of
  407.   if(rh_true<0.1)rh_true=0.1;       //the physical possible range

  409.   *p_temperature=t_C;               //return temperature [C]
  410.   *p_humidity=rh_true;              //return humidity[%RH]
  411. }




  416. //*********************第二部分DHT90设置   END****************************************

  418. //*********主函数*****************
  419. void main(void)
  420. {
  421.                 value humi_val,temp_val;
  422.         unsigned char error,checksum;  
  423.         unsigned int wendu,shidu;
  424.         LCD_init();         
  425.         s_connectionreset();  
  426.         LCD_disp_str(0,1,"TE");
  427.                 LCD_disp_str(0,2,"RH");


  430. //*********初始化温度显示区*********
  431.         LCD_disp_str(2,1,"TTT.TC");

  433. //*********初始化湿度显示区*********
  434.         LCD_disp_str(2,2,"RRR.R%");

  436.         delay_n10us(20000);     //延时0.2s

  438.         while(1)  
  439.         { error=0;  
  440.           error+=s_measure((unsigned char*) &humi_val.i,&checksum,HUMI);  //measure humidity  
  441.           error+=s_measure((unsigned char*) &temp_val.i,&checksum,TEMP);  //measure temperature  
  442.           if(error!=0) s_connectionreset();                 //in case of an error: connection reset  
  443.           else  
  444.           { humi_val.f=(float)humi_val.i;                   //converts integer to float //加入温湿度比较程序
  445.             temp_val.f=(float)temp_val.i;                   //converts integer to float //比较输出控制信号
  446.             calc_dht90(&humi_val.f,&temp_val.f);            //calculate humidity, temperature
  447.                         wendu=10*temp_val.f;
  448.                         LCD_disp_char(2,1,wendu/1000+'0');              //显示温度百位
  449.             LCD_disp_char(3,1,(wendu%1000)/100+'0');        //显示温度十位
  450.             LCD_disp_char(4,1,(wendu%100)/10+'0');          //显示温度个位
  451.                         LCD_disp_char(6,1,(wendu%10)+'0');              //显示温度小数点后第一位

  453.                         shidu=10*humi_val.f;
  454.                         LCD_disp_char(2,2,shidu/1000+'0');               //显示湿度百位


  457. …………限于本文篇幅 余下代码请从51黑下载附件…………
复制代码


完整的资料下载（包含论文与代码）：
http://www.51hei.com/bbs/dpj-82305-1.html

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