51单片机的室内温湿度检测系统设计+源程序+电路图(3)
51单片机是通过二线串行数字接口与SHT11进行通信的。通信协议与通用的I2C总线协议是不兼容的，因此需要用通用微处理器I/O口模拟该通信时序。微处理器对SHT11的控制是通过5个5位命令代码来实现的，命令代码的含义如表1所示。
表1 SHT11命令代码
命令代码 含义
00011 测量温度
00101 测量湿度
00111 读内部状态寄存器
00110 写内部状态寄存器
11110 复位命令，是内部寄存器恢复默认值
其他 保留
3. 硬件设计
3.1 时钟电路
AT89C51单片机的各个功能的运行都以时钟信号为准，一拍一拍地工作。因此时钟电路的时钟频率决定了单片机的运行速度，其电路质量也直接影响着单片机系统的稳定性。AT89C51单片机内部有一个用于构成震荡的高增益反相放大器，它的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器。单片机处于外部时钟方式时外部时钟电源直接接到XTAL1端，XTAL2端悬空。其电路图如图2所示。
图2 时钟电路
3.2 复位电路
复位即单片机的初始化操作，当给复位引脚RST加上大于2个机器周期（即24个时钟震荡周期）的高电平就会使单片机复位。上电复位就是通过外部复位电路给电容C充电加至RST引脚一个短的高电平信号，次信号随着VCC对电容C的充电过程而逐渐回落，即RST引脚上的高电平持续时间取决于电容C的充电时间。因此为保证系统能可靠地复位，EST引脚上的高电平必须文持足够长的时间。按键手动复位有电平和脉冲两种形式。复位电路电路图如图3所示。
图3复位电路
3.3 温湿度测量电路
温湿度测量用的是SHT11温湿度传感器，该传感器功能强大，其内部集成了包括A/D转换电路在内的多个简单电路从而使其连接方便，并简化人们对外部电路的设计工作。SHT11的两个数据端口其中SCK端口是时钟信号端口，DATA端口是数据传输端口[4]。该传感器与89C51的电路连接图，如图4所示。
图4 温湿度测量电路
SHT11的测量时序如下：当一个SCK为高电平时，DATA出现低电平，然后SCK变为低电平，接着当SCK再为高电平时，DATA也变为高电平则表示开始数据读写传感器SHT11检测到的温湿度数据，传感器检测到的数据信息不能直接显示，必须经过特定的数据转换[5]。湿度转换公式如公式（1），温度转换公式如公式（2）。
3.4 LCD显示电路
LCD显示电路用LM016L字符型液晶显示模块与单片机连接进行数值显示，其电路图如5所示。
图5 显示电路
为了更加直观地显示当前信息，本设计采用LM016L液晶显示屏，由于要与单片机的P0口相连，所以加入了上拉电阻，保证P0口输出有高电平，使LM016L液晶显示屏稳定工作。选择LM016L显示屏给人以清晰明了，体现智能化。而且具有功耗低，无电子辐射，平板结构，而且显示多样化等优点。
LM016L液晶模块采用的控制器是HD44780。本控制器有指令寄存器（ IR）、两个 8位寄存器和忙标志、数据寄存器、显示数据 RAM、字符发生器ROM、字符发生器 RAM、地址计数器[6]。
3.5 键盘扫描电路
本系统设计了相应的键盘电路，该电路具有五个按键。KEY1为温度和湿度设定切换，KEY2为温度或湿度加1，KEY3为温度或湿度减1，KEY4当前状态与设定状态切换，KEY5为上下限设定切换。按键电路如图6所示。