STC89C52+DHT20设计的环境温湿度检测仪

DS小龙哥-嵌入式技术 2023-05-26 3651

描述

一、项目背景

本项目基于STC89C52单片机和DHT20温湿度传感器，实现了一款环境温湿度检测仪。通过传感器采集环境的温度和湿度数据，利用IIC接口的OLED显示屏显示出来，便于用户实时监测环境温湿度状态。

在现代社会，人们对环境温湿度的要求越来越高。无论是工作场所还是居住环境，都需要维持一个舒适的温湿度状态，以保证身体的健康和工作效率的提高。随着科技的不断进步和物联网技术的广泛应用，环境温湿度检测仪被广泛运用于各种领域，如制造业、医疗、农业等等，成为了一种重要的环境检测设备。

而本项目所涉及的STC89C52单片机和DHT20温湿度传感器作为传统的嵌入式开发技术，在实现物联网设备方面有着广泛的应用前景。通过本项目的学习和实践，可以深入了解传感器技术的原理和应用，并掌握基于单片机的嵌入式开发技术，为实现更多物联网设备的开发和应用打下基础。

物联网

二、设计思路

本项目的设计思路主要包括硬件和软件两个方面。

【1】硬件设计思路

本项目的硬件设计主要涉及到STC89C52单片机、DHT20温湿度传感器和OLED显示屏三个模块。其中，STC89C52单片机负责控制整个系统的运行，DHT20温湿度传感器用于采集环境的温湿度数据，OLED显示屏则负责将温湿度数据实时展示出来。

具体的硬件设计流程如下：

（1）选择合适的STC89C52单片机开发板，并根据需要添加外部电源、复位电路、晶振等元件。

（2）选择合适的DHT20温湿度传感器，并根据其引脚定义将其连接到单片机的I/O口。

（3）选择合适的OLED显示屏，并根据其接口定义将其连接到单片机的IIC总线上。

（4）在单片机开发环境中编写程序，实现对DHT20传感器的温湿度数据读取和对OLED显示屏的控制。

【2】软件设计思路

本项目的软件设计主要涉及到单片机程序的编写和调试。根据硬件设计的思路，将实现对DHT20传感器的温湿度数据读取和对OLED显示屏的控制。

具体的软件设计流程如下：

（1）在单片机开发环境中编写程序，实现DHT20传感器的初始化、温湿度数据的读取和对OLED显示屏的控制。

（2）通过串口调试助手，将DHT20传感器采集到的温湿度数据打印出来，检查程序是否正常运行。

（3）连接OLED显示屏，并调试程序，实现温湿度数据的实时显示。

三、设计代码

【1】DHT20温湿度读取

DHT20是一款数字式温湿度传感器，其采用了广受欢迎的I2C总线进行数据通信，可以方便地与各种微控制器和单片机进行连接和使用。该传感器具有高精度、低功耗、稳定性好等特点，被广泛应用于气象站、冷库、温室、恒温箱、智能家居等领域。

DHT20的工作电压范围为2.1V至5.5V，并且其在测量过程中的功耗非常低，最大电流为1.3mA，平时仅需要几微安的待机电流，从而节省了能源并延长了电池寿命。该传感器采用了独特的校准技术，能够实现高精度的测量，温度测量精度为±0.2℃，湿度测量精度为±2%RH。

DHT20是一款数字式温湿度传感器，其通过内部的ADC将模拟信号转换成数字信号，并使用CRC校验保证数据传输的可靠性。此外，该传感器还具有单次测量和连续测量两种模式，可以满足不同场景下的需求。

DHT20传感器采用单线数字信号传输，读取数据过程中需要按照协议进行时序控制。

下面是基于STC89C52单片机的DHT20温湿度数据读取代码示例，通过串口调试助手将读取到的数据打印出来：

#include 
 #include 
 
 sbit DHT20 = P1^0;  //定义DHT20连接的IO口
 
 void delay_us(unsigned int us) //us级延时函数
 {
     while(us--)
     {
         _nop_();
     }
 }
 
 void DHT20_start(void) //开始信号
 {
     DHT20 = 1; //先将数据线置高
     delay_us(30); //延时30us
     DHT20 = 0; //拉低数据线
     delay_us(25); //持续拉低25us
     DHT20 = 1; //释放数据线
     delay_us(5); //延时5us
 }
 
 unsigned char DHT20_read(void) //读取一个字节的数据
 {
     unsigned char i, dat = 0;
     for(i=0; i<8; i++)
     {
         while(!DHT20); //等待数据线变高
         delay_us(4); //延时4us
         dat <<= 1; //左移一位
         if(DHT20) //如果数据线为高
         {
             dat |= 1; //在最低位写入1
             while(DHT20); //等待数据线变低
         }
     }
     return dat;
 }
 
 void main()
 {
     unsigned char humi_H, humi_L, temp_H, temp_L, check_sum;
     while(1)
     {
         DHT20_start(); //发送开始信号
         if(!DHT20) //等待DHT20响应
         {
             delay_us(80);
             if(DHT20)
             {
                 delay_us(80);
                 humi_H = DHT20_read(); //读取湿度高8位
                 humi_L = DHT20_read(); //读取湿度低8位
                 temp_H = DHT20_read(); //读取温度高8位
                 temp_L = DHT20_read(); //读取温度低8位
                 check_sum = DHT20_read(); //读取校验和
                 if((humi_H + humi_L + temp_H + temp_L) == check_sum) //校验和正确
                 {
                     printf("湿度：%d.%d %%\\r\\n", humi_H, humi_L);
                     printf("温度：%d.%d ℃\\r\\n", temp_H, temp_L);
                 }
             }
         }
         delay_ms(5000); //延时5s再读取
     }
 }

【2】IIC接口的OLED显示屏的驱动代码

0.96寸OLED（SSD1306驱动芯片）显示屏是一款常见的小型显示器件，具有高对比度、低功耗、快速响应等特点。其主要由OLED芯片和玻璃基板组成，可通过IIC或SPI接口控制，实现图形、文字、数字等内容的显示。

SSD1306驱动芯片是最常用的OLED显示器驱动芯片之一，具有低功耗、高对比度、高分辨率等优点。它支持点阵图像显示、字符显示、图形显示等多种显示模式，可通过IIC/SPI接口进行通信控制，支持控制字体大小、显示位置、亮度等参数，且内置显存，方便多屏幕拼接显示。

0.96寸OLED（SSD1306驱动芯片）显示屏通常采用128x64或者128x32的分辨率，显示效果清晰，可显示4行16列的字体信息。其内置控制器，占用极少的CPU资源和存储空间，适合于嵌入式系统、智能家居、手持设备等场景中使用。

下面是基于STC89C52单片机控制IIC接口的0.96寸OLED（SSD1306驱动芯片）显示屏显示一个数字的详细代码：

#include 
 #include 
 
 #define uchar unsigned char
 #define uint unsigned int
 
 /* 定义IIC总线的SDA和SCL引脚 */
 sbit SDA = P1^0;
 sbit SCL = P1^1;
 
 /* 定义OLED显示屏的地址，一般为0x78 */
 #define OLED_ADDRESS 0x78
 
 /* OLED显示屏的初始化命令 */
 uchar init_cmd[] = {
     0xAE, /* 关闭OLED显示 */
     0x00, /* 设置列地址低位 */
     0x10, /* 设置列地址高位 */
     0x40, /* 设置起始行 */
     0xB0, /* 设置页地址 */
     0x81, /* 设置对比度 */
     0xFF, /* 对比度值 */
     0xA1, /* 水平翻转 */
     0xA6, /* 正常显示 */
     0xA8, /* 设置多路复用率 */
     0x3F, /* 值越大，显示点越多，亮度越高 */
     0xC8, /* 垂直翻转 */
     0xD3, /* 设置显示偏移 */
     0x00, /* 偏移量为0 */
     0xD5, /* 设置时钟分频 */
     0x80, /* 分频值为80 */
     0xD9, /* 设置预充电周期 */
     0xF1, /* 默认值 */
     0xDA, /* 设置COM硬件配置 */
     0x12, /* 默认值 */
     0xDB, /* 设置VCOMH电压 */
     0x40, /* 默认值 */
     0x20, /* 设置内存地址模式 */
     0x00, /* 水平地址模式 */
     0xAF  /* 打开OLED显示 */
 };
 
 /* IIC总线的延时函数 */
 void Delay5ms()
 {
     uint i, j;
 
     for (i = 0; i < 5; i++) {
         for (j = 0; j < 110; j++);
     }
 }
 
 /* IIC总线的启动信号，SDA从高到低，SCL为高电平 */
 void I2C_Start()
 {
     SDA = 1;
     SCL = 1;
     Delay5ms();
     SDA = 0;
     Delay5ms();
     SCL = 0;
 }
 
 /* IIC总线的停止信号，SDA从低到高，SCL为高电平 */
 void I2C_Stop()
 {
     SDA = 0;
     SCL = 1;
     Delay5ms();
     SDA = 1;
     Delay5ms();
 }
 
 /* IIC总线的写数据函数 */
 void I2C_Write(uchar dat)
 {
     uchar i;
 
     for (i = 0; i < 8; i++) {
         SDA = dat & 0x80;
         SCL = 1;
         Delay5ms();
         SCL = 0;
         dat <<= 1;
     }
 }
 
 /* OLED显示屏的初始化函数 */
 void OLED_Init()
 {
     uchar i;
 
     I2C_Start();
     I2C_Write(OLED_ADDRESS);
     for (i = 0; i < sizeof(init_cmd); i++) {
         I2C_Write(init_cmd[i]);
     }
     I2C_Stop();
 }
 
 /* OLED显示屏的写数据函数 */
 void OLED_Write_Data(uchar dat)
 {
     I2C_Start();
     I2C_Write(OLED_ADDRESS);
     I2C_Write(0x40); /* 写数据标志 */
     I2C_Write(dat);
     I2C_Stop();
 }
 
 /* OLED显示屏显示数字的函数 */
 void OLED_Show_Number(uchar num)
 {
     uchar i;
     uint j;
 
     /* 在第1页、第5列显示数字 */
     OLED_Write_Data(0xB0);
     OLED_Write_Data(0x00);
     OLED_Write_Data(0x10);
     for (i = 0; i < 8; i++) {
         OLED_Write_Data(0x00);
     }
     for (i = 0; i < 3; i++) {
         OLED_Write_Data(0xFF);
     }
     for (i = 0; i < 5; i++) {
         OLED_Write_Data(0x00);
     }
     for (i = 0; i < 3; i++) {
         OLED_Write_Data(0xFF);
     }
     for (j = 0; j < 5000; j++); /* 延时一段时间，让数字停留在屏幕上 */
 }
 
 /* 主函数 */
 void main()
 {
     /* 初始化OLED显示屏 */
     OLED_Init();
 
     /* 显示数字 */
     OLED_Show_Number(5);
 }

代码首先定义了IIC总线的SDA和SCL引脚，以及OLED显示屏的地址。然后定义了OLED显示屏的初始化命令和显示数字的函数。在主函数中调用初始化函数，并在OLED显示屏上显示数字5。

　　审核编辑：汤梓红

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