电 气 学 院 创 新 设 计 说 明 书
电气学院创新设计（论文）任务书
学 号 设计题目 设 计 技 术 参 数 设 计 要 求 学生姓名 温湿度测量仪 专业（班级） 1 温度测量精度正负1度； 2 湿度测量精度为正负3相对湿度； 3 选用集成温湿度传感器实现（DHT11）。 1 主板选用STM8； 2 显示采用MAX7219； 3 2秒显示一次温湿度； 4 设置温湿度报警线，用蜂鸣器报警。 工 作 量 适中 工 作 计 划 1.收集所有相关芯片的资料 2.学习stm8编程并熟悉相关芯片的工作原理 3.根据任务书要求编程并进行调试 1 传感器原理及应用； 2 相应的微处理器原理及应用。 参 考 资 料
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目 录
第1章 摘要…………………………………………………………………………………3 第2章 引言…………………………………………………………………………………4
2.1 选题意义???????????????????????????4 2.2生活环境与温湿度的关系??????????????????.?.4 2.3 检测温湿度的意义???????????????????????4 2.4 系统的主要性能指标?????????????????????..5 2.5 主要工作任务?????????????????????????5
第3章 各器件的工作原理…………………………………………………………………5
3.1 stm8s105s4的各接口??????????????????????5 3.2温湿度传感器DHT11工作原理??????????????????6 3.3 LED数据显示MAX7217工作原理?????????????????9
第4章 软件程序设计 ………………………………………………………………… 11
4.1. 软件设计实现的功能????????????????????.11 4.2. 软件程序主流程图?????????????????????.11. 4.3. 程序代码?????????????????????????.12
第5章 结论 ………………………………………………………………………………21 参考文献 ……………………………………………………………………………………21
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第一章 ·摘要
随着科学技术的日新月异，人类社会取得了长足的进步！在居家生活、工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境中的湿度和温度进行测量及控制。本系统采用技术成熟的DHT11芯片作为数字测量湿度和温度的传感器。DHT11是内部集成IIC总线接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的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，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。LED显示电路由MAX 7219控制。MAX7219是一种集成化的串行输入/输
出共阴极显示驱动器,它连接微处理器与8位数字的7段数字LED显示，也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED。其上包括一个片上的B型BCD编码器、多路扫描回路，段字驱动器，而且还有一个8*8的静态RAM用来存储每一个数据。 只有一个外部寄存器用来设置各个LED的段电流。一个方便的四线串行接口可以联接所有通用的微处理器。 每个数据可以寻址在更新时不需要改写所有的显示。
MAX7219允许用户对每一个数据选择编码或者不编码。 整个设备包含一个
150μA的低功耗关闭模式，模拟和数字亮度控制，一个扫描限制寄存器允许用户显示1-8位数据，还有一个让所有LED发光的检测模式。最后设计了系统各个
功能部分的软件程序。在设计中，对误差产生的原因也进行了一些理论上的分析，并证明了这种设计方案是可行的。
关键字：DHT11温湿度传感器 LED驱动芯片MAX7219
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第二章·引言
2.1. 选题意义
湿度和温度是测量领域内十分重要的被测对象。不管是人类赖以生存的居住环境，还是工农业生产，亦或者是军事、气象观测等领域都需要对温度和湿度进行测量和控制。随着电子技术、计算机技术、通信技术、传感器及传感器材技术的迅速发展，测量领域内对温度和湿度的检测也取得了跨越式的发展！可以说对温湿度的测量与控制水平直接影响到人类的所有活动。 2.2.生活环境与温湿度的关系
现代人类对生活环境的要求越来越高，尤其是温湿度的影响，温度高了
或者低了都直接影响着这个社会，而湿度低了或高了也同样影响着我们的生活以及其他物种的生存条件。 2.3. 检测温湿度的意义
湿度和温度是众多领域中需要检测的重要环境参数。不仅在工业、现代农业，还是在气象卫星、仓库保管等领域，对温度和湿度的测量都是随处可见的。对温度和湿度的测量与监控也是十分有意义的。对湿度和温度进行合理有效的调控不仅可以节约能源还更有利各行业安全健康的发展。
在工业领域，各种现代化的机器设备都需要考虑其所在工作环境的温湿度。电器设备是工业领域最常使用也是使用最多的基础设备。温湿度的高低对电器设备的研发者来说是必须要考虑的重要课题。工程师在设计电器产品的时候必须要考虑设计出的产品将来工作环境中温湿度的大小，使用过程中散热通风的问题。选择合适的材料并且对电气设备外表面进行合理有效的封装可以提高电气设备的使用寿命。大型的电器设备长期处于高电压、大电流和满负荷运行，其结果是造成热量集结加剧，由电流热效应造成的危害直接影响电器设备的绝缘设施，危害机器的正常运转和操作人员的人身安全，所以就要求对电气设备的温湿度状况进行测量控制。
温湿度对植物、动物的生长都有一定的影响，当温度达到了植物和动物生长所能承受的最高值和最低值时，这些植物和动物就会慢慢的消失，或者演变成其他的一些物种，同样湿度也对动植物的生长有着不可小视的影响，所以对一定的温湿度我们必须测量。同时我们也必须要记录大气的温湿度的变化，这样我们才更能对我们的生活的环境的变化有个直观的了解！
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2.4. 系统的主要性能指标
根据生活环境，设计本产品的主要技术指标为： （1）测温范围：0—50℃； 湿度测量范围为20—90%RH （2）温度测量精度：±2oC （3）湿度测量误差：±5%RH
（4）设置上限报警值，当湿度温度超限时，发出报警信号
温度上限值：30 oC 湿度上限值：60%RH
（5）电源工作范围：DC3.5～5.5V 2.5. 主要工作任务
在对各类湿度、温度传感器原理介绍的基础上，根据创新设计实际的任务要求，基于学校分配的系统芯片stm8s105s4、湿温度传感器DHT11、LED数码管MAX7219，设计采样温湿度信号模块，显示模块、报警模块、按键切换显示模块的程序。系统开始工作后，根据初始条件读取湿度值和温度值，测量数据经处理后，将其与设定的上限湿温度值比较，如果发现当前的温湿度超限，则发出报警信号，未超限时，系统显示正常的湿温度度值，通过独立按键来切换显示温湿度。
第三章·各器件的工作原理
3.1 stm8s105s4的各接口
选择stm8s105s4芯片就能够满足设计要求。stm8单片机的GPIOE_PIN_6口作为唤起温湿度传感器DHT11的输出以及温湿度测量数据的输入口，GPIOD_PIN_0口作为数据输入MAX7219的16位移存储器的DIN信号口，GPIOD_PIN_1口作为数据输入MAX7219的16位移存储器的CS信号口，DPIOD_PIN_2口数据输入MAX7219的16位移存储器的CLK信号口，GPIOE_PIN_0口作为按键切换显示温湿度的中断输入信号口，GPIOD_PIN_4口作为当温湿度测量值超出上限时的报警的蜂鸣器输入口，GPIOE_PIN_5口作为测试程序运行的进程的LED灯输入口。
由系统的原理图2-1可以看出，实现本设计智能测量系统的核心是STM8
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