图6 数据时序图
3.外设读取
（1）DHT11上电后，测试环境温湿度数据，并记录数据，同时DHT11的DATA数据线由上拉电阻拉高一直保持高电平；此时DHT11的DATA引脚处于输入状态，时刻检测外部信号。
（2）微处理器的I/O设置为输出同时输出低电平，且低电平保持时间不能小于18ms，然后微处理器的I/O设置位输入状态，由于上拉电阻，微处理器的I/O即DHT11的DATA数据线也随之变高，等待DHT11作出回答信号，
图7 主机发送起始信号
（3）DHT11的DATA引脚检测到外部信号有低电平时，等待外部信号低电平结束，延迟后DHT11的DATA 引脚处于输出状态，输出80us的低电平作为应答信号，紧接着输出80us的高电平通知外设准备接受数据，微处理器的I/O此时处于输入状态，检测到I/O有低电平（DHT11回应信号）后 ，等待80us 的高电平后的数据接收。
图8 发送信号
（4）由DHT11的DATA引脚输出40位数据，微处理器根据I/O电平的变化接收40位数据，位数据“0”的格式为：50us的低电平和26-28us的高电平；位数据
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“1”的格式为：50us的低电平加70us的高电平。
图9 位数据“0”的格式
图10 位数据“1”的格式
2.2.3 温湿度传感器SHT11的工作原理
SHT11的温湿度检测运用电容式结构，并采用具有不同保护的“微型结构”检测电极系统与聚合物覆盖层来组成传感器芯片的电容，除保持电容式湿敏器件的原有特性外，还可抵御来自外界的影响。由于它将温度传感器与湿度传感器结合在一起而构成了一个单一的个体，因而测量精度高且可精确得出露点，同时不会产生由于温度与湿度传感器之间随温度梯度变化引起的误会。CMOSensTM技术不仅将温湿度传感器结合在一起，而且还将信号放大器、模/数转换器、校准数据存储器、标准I2C总线等电路全部集成在一个芯片内。
SHT11的每一个传感器都是在极为精确得湿度室内中校准的。SHT11传感器的校准系数预先存在OTP内存中。经校准的相对湿度和温度传感器与一个14位的A/D转换器相连，可将装换后的数字温湿度值送给I2C总线器件，从而将数字信号转换为符合I2C总线协议的串行数字信号。由于将传感器与电路部分结合在一起，因此，该传感器具有比其他类型的温湿度传感器优越得多的性能。首先是传感器信号强度的增加增强了传感器的抗干扰性能，保证了传感器的长期稳定性，而A/D转换的同时完成，则降低了传感器对干扰噪声的敏感程序。其次在传感器芯片内装载的校准数据保证了每一只温湿度传感器都具有相同的功能，即具有100%的互换性。最后，传感器可直接通过I2C总线与任何类型的
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微处理器、微控制器系统连接，从而减少了接口电路的硬件成本，简化了接口方式。
2.2.4 温湿度调节系统的设计
温湿度调节系统包括加湿模块除湿模块、加温模块和制冷模块。它是由单片机的I／O 口控制的，有效控制电平为+5V，执行机构的各种设备都是在市电下正常工作的，必须采用I／O口控制继电器的导通和切断来控制市电的通断，也即控制执行设备的工作状态。由于单片机的I／O不能提供足够的电流，不能直接驱动继电器导通，因此，我们采用达林顿管，将进行两级放大，提供了足够大的驱动电流，让继电器中的电感线圈产生足够大的磁力，将开关吸合。用户预先输入温湿度报警值到程序中，该值作为系统阈值。温湿度传感器监测值传输给单片机，当单片机比较监测到的数值超出所设定阈值时，驱动蜂鸣器报警，并为温湿度调节系统提供控制信号，实现自动控制。
2.2.5 X25045简介
X25045是美国Xicor公司的生产的标准化8脚集成电路，它将EEPROM、看门狗定时器、电压监控三种功能组合在单个芯片之内，大大简化了硬件设计，提高了系统的可靠性，减少了对印制电路板的空间要求，降低了成本和系统功耗，是一种理想的单片机外围芯片。X25045引脚如图3所示。
图3 X25045引脚图
X25045硬件连接图如图4所示。X25045芯片内包含有一个看门狗定时器，可通过软件预置系统的监控时间。在看门狗定时器预置的时间内若没有总线活动，则X25045将从RESET输出一个高电平信号，经过微分电路C2、R3输出一个正脉冲，使CPU复位。图2电路中，CPU的复位信号共有3个：上电复位(C1、R2)，人工复位(S、R1、R2)和Watchdog复位(C2、R3)，通过或门综合后加到RESET端。C2、R3的时间常数不必太大，有数百微秒即可，因为这时CPU的振荡器已经在工作。
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图4 X25045看门狗电路硬件连接图
看门狗定时器的预置时间是通过X25045的状态寄存器的相应位来设定的。如表1所示，X25045状态寄存器共有6位有含义，其中WD1、WD0和看门狗电路有关，其余位和EEPROM的工作设置有关。
表1 X25045状态寄存器
WD1＝0，WD0=0，预置时间为1.4s。 WD1＝0，WD0=1，预置时间为0.6s。 WD1＝1，WD0=0，预置时间为0.2s。 WD1＝1，WD0=1，禁止看门狗工作。
看门狗电路的定时时间长短可由具体应用程序的循环周期决定，通常比系统正常工作时最大循环周期的时间略长即可。编程时，可在软件的合适地方加一条喂狗指令，使看门狗的定时时间永远达不到预置时间，系统就不会复位而正常工作。当系统跑飞，用软件陷阱等别的方法无法捕捉回程序时，则看门狗定时时间很快增长到预置时间，迫使系统复位。
3. 硬件设计
3.1 温湿度测量电路
温湿度测量用的是SHT11温湿度传感器，该传感器包括一个电容性聚合体湿度敏感元件、一个用能隙材料制成的温度敏感元件，并在同一芯片上，与l4位的A／D转换器以及串行接口电路实现无缝连接。该传感器与89C51的电路连接图，如图3—2所示：
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图3—2
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（启动序列）温湿度传感器SHT11送出的温度、湿度数据必须经过数据转换才能表示实际的温度和湿度，其公式如下：
Tc=d1+d2×SOT
RHLinear=C1＋C2×SORH＋C3×SORH2
RHTrue=（Tc－25）×(t1＋t2×SORH)＋RHLinear
式中：Tc为温度；RHTrue为经过温度补偿的相对湿度；d1、d2与温度分辨率有关；C1、C2、C3、t1、t2与湿度分辨率有关；SOT表示从SHT11中读出的温度值；SORH表示从SHT11中读出的湿度值。其对应关系如表2、表3所示
表2温度校正系数 d1 d2 14b（5V） －40 0.01 表3湿度校正系数 C1 C2 C3 t1 12b －4 0.0405 －0.0000002 0.01 t2 0.00008 3.2 LCD显示电路
LCD显示电路用LCD1602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3—3所示：
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