目 录
第1章 绪 论........................................................ 1
1.1 数字温湿度计的研究目的与意义 ......................... 1 1.2 数字温湿度计的研究现状与发展趋势 ..................... 1 1.3 数字温湿度计的研究方法 ............................... 2 1.4 设计的思路和实现方法 ................................. 3
第2章 设计介绍 ....................................................... 3
2.1 设计任务于要求 ....................................... 3 2.2 设计原则 ............................................. 4 2.3 方案的论证与选择 ..................................... 5 2.3.1 单片机的选择 ............................................................................................. 5 2.3.2显示器的选择 .............................................................................................. 6 2.3.3 USB转串口芯片的选择 .............................................................................. 7
第3章 硬件设计 ...................................................... 9
3.1 主控模块 ............................................. 9 3.1.1 STC12C5A60S2简介 .................................................................................. 9 3.1.2 STC12C5A60S2的主要特点 ...................................................................... 9 3.1.3 STC12C5A60S2的引脚功能 .................................................................... 10 3.1.4 A/D转换器的结构 ..................................................................................... 12 3.1.5 STC12C5A60S2的控制接口 .................................................................... 13 3.2 复位电路 ............................................. 13 3.3 时钟电路 ............................................. 13 3.4 显示模块 ............................................. 14 3.4.1 OLED12864简介 ....................................................................................... 14 3.4.2 SPI接口定义 .............................................................................................. 14 3.4.3 字模生成 ................................................................................................... 15 3.4.4 OLED原理图 ............................................................................................. 17 3.4.5 OLED与单片机的连接 ............................................................................. 17
3.5 温湿度采集模块 ....................................... 18 3.5.1 温湿度传感器简介 ................................................................................... 18 3.5.2 传感器参数 ............................................................................................... 18 3.5.3 串行接口 ................................................................................................... 19 3.5.4 传感器原理图 ........................................................................................... 21 3.5.5 引脚与接口 ............................................................................................... 21 3.6 串口通信模块 ......................................... 22 3.6.1 RS-232C简介 ............................................................................................. 22 3.6.2 CH340T简介 ............................................................................................. 23 3.6.3 CH340T与单片机的连接 ......................................................................... 23 3.7 小结 ................................................. 24
第4章 系统软件设计 ................................................. 24
4.1 主程序模块程序设计 ................................... 25 4.2 液晶显示模块程序设计 ................................ 26 4.3 传感器模块程序设计 ................................... 27 4.4 小结 ................................................. 28
第5章 Protues仿真 ................................................. 28 结论与心得（改） ..................................................... 29 参考文献 ............................................................ 30 附录 ................................................................ 30
附录一：显示效果图 ....................................... 30 附录二：硬件原理图 ....................................... 31 附录三：源代码 ........................................... 31 主程序main.c ...................................................................................................... 31 显示器驱动程序oled.c .................................... 34 显示程序头文件oled.h ....................................................................................... 42 字库头文件oled.h ............................................................................................... 43 传感器驱动程序dht11.h .................................................................................... 67 传感器程序头文件dht11.h ................................................................................ 73
第1章 绪 论
1.1 数字温湿度计的研究目的与意义
温度和湿度是两个基本的环境参数。在我们的生活中，我们要时刻关心环境的变化，只有很好的把握好环境的差异变化，我们才能更好的生存与发展。比如说在日常生活中，适宜的温度和湿度会使我们感到舒适，而不合适的温度和湿度则会让我们产生不舒服的感觉甚至生病。再比如说在一些温室大棚里，里面的各类蔬菜瓜果只有在适宜的温度和湿度下，才能成长的更快，我们才能获取更大的效益。准确测量温湿度在生物药学、食品加工、造纸业等行业更是至关重要。总之，无论在日常生活中还是在工业、农业方面都离不开对周围环境温湿度的测量。因此，研究温湿度的控制和测量具有非常重要的意义。
由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此我们必须掌握各种传感器的结构、原理及其性能指标，通过对传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制和开发及应用。温湿度传感器发展速度快，应用领域也很广泛，并且还有很大发展潜力，为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温湿度传感器的深入研究，基于实时、准确和广泛的原则进行了设计。
1.2 数字温湿度计的研究现状与发展趋势
纵观市场，温湿度检测技术已经比较成熟，已有的各种温湿度检测产品，五花八门，如A2000家用温湿度报警表、YD-808A工业用温湿度显示器等产品。 从功能上分析这些产品可以看出，一个比较完整的环境温湿度检测系统应该具备以下基本的两个功能：
（1）实时检测出环境中的温度和湿度参数；
（2）检测的参数值显示在显示设备上（如数码管，液晶显示器等）。
因此，本设计也应该具备这些功能，并且对每一个部分进行优化设计，也可以扩展新的系统功能。
除了功能上的分析之外，再看这些产品还存在一个问题就是价格太高，不符合普通消费者的消费水平，如A2000家用温湿度报警表，售价300元左右。
综上所述，本设计设计出的环境温湿度检测系统，除了具备市场上已有产品的基本功能之外，还可以增加一些创新功能并尽量降低成本价格。
1.3 数字温湿度计的研究方法
数字体温计是利用温湿度传感器将温度和湿度转换成数字信号，然后通过显示屏显示以数字形式的温度和湿度，能快速准确地测量当前温度，与传统温度计和湿度计相比，具有读数字方便，测量时间短，测量精度高等优点，尤其是数字温湿度计不像传统温度计那么易碎。
计量温度的单位有摄氏度和华氏度两种单位。
1. 摄氏度：摄氏度是目前世界上使用较为广泛的一种温标——摄氏温标的温度计量单位，用符号“℃”表示。指在1标准大气压下，纯净的冰水混合物的温度为0度，水的沸点为100度，其间平均分为100份，每一等份为1度，记作1℃。它最初是由瑞典天文学家安德斯·摄尔修斯（Anders Celsius，1701～1744）于1742年提出的，其后历经改进。摄氏温度现已纳入国际单位制（SI）。T(K)=t(℃)+273.15，T为绝对温度。
2.华氏度：华氏度是温度的一种度量单位，以其发明者德国人华伦海特（Gabriel D. Fahrenheit，1681—1736）命名的。1714年他发现液体金属水银比酒精更适宜制造温度计，以水银为测温介质，发明了玻璃水银温度计，选取氯化铵和水的混合物的冰点温度（即盐水结冰的温度）为温度计的零度，人体温度为温度计的100度。在标准大气压下，冰的熔点为32℉，水的沸点为212℉，中间有180等分，每等分为华氏1度，记作“1℉”。
空气的湿度有绝对湿度和相对湿度之分。
1.绝对湿度：空气中水蒸气的压强 p 叫做空气的绝对湿度。空气的湿度可以用空气中所含水蒸汽的密度，即单位体积的空气中所含水蒸汽的质量来表示。由于直接测量空气中水蒸气的密度比较困难，而水蒸气的压强随水蒸气密度的增大而增大，所以通常用空气中水蒸气的压强来表示空气的湿度，这就是空气的绝对湿度。
2.相对湿度：
（ 1 ）概念的引入：为了表示空气中水蒸气离饱和状态的远近而引入相对湿度的概念。
（ 2 ）相对湿度 B ：某温度时空气的绝对湿度 p 跟同一温度下水的饱和汽压 ps 的百分比叫做这时空气的相对湿度。
本设计将温度计和湿度计集成到一起，可检测不同环境的温度和湿度，其中温度部分采用摄氏度，湿度部分采用相对湿度。本设计还可以直接同过usb 接口在电脑上进行更新。
1.4 设计的思路和实现方法
本文的设计目的是要对空气中的温度和湿度进行检测。系统的数据采集部分是
温湿度传感器完成的，温湿度传感器将采集到的数据送入STC12C5A60S2单片机中，然后通过液晶显示器OLED12864进行显示，单片机将预设的参考值与测量值进行比较，根据比较结果作出判断，作出温馨提示。 （1）系统硬件设计
通过比较，选用STC12C5A60A2单片机来构造本系统。在设计过程当中，单片机通过SPI协议与液晶OLED12864通信， P3.4口接温湿度传感器AM2302，P3.0和P3.1口接USB转串口芯片CH340，再外加复位电路和时钟电路。 （2）系统模块设计
检测模块：检测所处环境的温湿度数据。
显示模块：温度和湿度采用液晶显示，分两行显示使测量结果更直观，便于管理人员做出决策。
第2章 设计介绍
2.1 设计任务于要求
设计任务
（1） 实现对环境温湿度参数的实时采集，由单片机对数据进行循环检测、数
据处理、显示，实现温湿度的连续测量。