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图2-7 DS18B20的写时序图

对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。DS18B20写0时序

和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。 2.2.2 DS18B20硬件接口电路

DS18B20采用3脚PR-35封装，接线图如图2-8所示，如图电路采用外接电源工作方式，其中DS18B20是采用单总线进行数据传输，外接一个4.7K的上拉电阻与单片机的P3.0口相接，通过P3.0端口进行双向传输。

图2-8 DS18B20硬件接线图 2.3 湿度模块电路设计分析

2.3.1 DHT11传感器内部结构及工作原理

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,传感器内部是由一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件组成。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，其中信号传输距离可达20米以上。 （1）DHT11引脚功能如图2-9所示：

引脚1为VDD： 接3V-5.5V的直流电源。

引脚2为DATA：该引脚为单总线串行数据传输脚。 引脚3为NC： 该引脚为空脚，悬空。

引脚4为GND： 该引脚为接低端，接电源负极。

DHT11数字型温湿度传感器的测量分辨率分别为 8bit（温度）、8bit（湿度）。直接与微控制器的端口P3.4连接。微控制器模拟传感器DHT11的工作时序，读取其寄存器的湿度值，微控制器是采取主动的方式与传感器DHT11进行通信，并且DHT11传感器不需要

（2）DHT11时序原理分析 图2-9 DHT11引脚图

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进行相关的寄存器设置。 ① DATA的通讯方式

DATA用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步、采用单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，数据分小数部分和整数部分，小数部分用于扩展，在本系统读出为零。一次完整的数据传输为40bit，高位先出。数据格式：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和。数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。单片机发送一次开始信号后，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，等待主机开始信号结束后，DHT11发送响应信号送出40bit的数据，并触发一次信号采集，用户可选择读取部分数据。在从模式下，DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集, 如果没有接收到主机发送开始信号，DHT11不会主动进行温湿度采集。采集数据后转换到低速模式。时序图如图2-10所示。

图2-10 DHT11读时序图

② DHT11写时序如图2-11所示

总线空闲状态为高电平，主机把总线拉低等待DHT11响应，主机把总线拉低必须大于18毫秒，保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后，等待主机开始信号结束,然后发送80us低电平响应信号。主机发送开始信号结束后，延时等待20-40us后，读取DHT11的响应信号，主机发送开始信号后，可以切换到输入模式，或者输出高电平均可，总线由上拉电阻拉高。如图2-11所示。

图2-11 DHT11写时序图

③ DHT11结束时序图如图2-12所示

总线为低电平,表明DHT11发送响应信号,DHT11发送响应信号后,再把总线拉高80us,准备发送数据,每一bit数据都以50us低电平时隙开始,高电平的长短决定了数据位是0还是1。如果读取响应信号为高电平,则DHT11没有响应,请检查线路是否连接正

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常。当最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线50us，随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。数字“0”信号表示方法如图2-12所示，数字“1”信号表示方法如图2-13所示。

图2-12 DHT11结束时序图

④ DHT11信号表示时序图如图2-13所示

图2-13 DHT11信号表示图

2.3.2 DHT11硬件接口电路

图2-14 DHT11硬件接线电路图

本模块电路设计VCC端供电电压为3V-5.5V，数据连接线长度小于20米时，用5K的上拉电阻，大于20米时根据实际情况使用合适上拉电阻，通过上拉电阻使控制总线处在高电平状态。电源引脚（VCC,GND）之间加一个100nF的电容，用于去耦滤波。在引脚1上加正向二极管用以预防电源接反而烧传感器。如图2-14所示。 2.4 时钟模块电路设计分析

在本模块设计中，为了使系统具有实时性，采用DS1302时钟芯片给系统提供时钟信号（年，月，日，时，分，秒），然后通过I/O口连接方式，单片机对DS1302写入数据和读取数据。通过控制单片机也可以实现计时功能，但是如果单片机掉电后就麻烦了，实时时钟数据会丢失，而外加DS1302时钟芯片可以解决掉电问题，从而防止数据丢失。 2.4.1 DS1302芯片结构及工作原理

DS1302是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口

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与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302比DS1202增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓绢细电流充电的能力。DS1302内部结构图如图2-15所示。

图2-15 DHT11内部结构图

（1）DHT11引脚功能

DS1302的引脚排列,其中VCC1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由VCC1或VCC2两者中的较大者供电。当VCC2大于VCC1＋0.2V时，VCC2给DS1302供电。当VCC2小于VCC1时，DS1302由VCC1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线,通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在VCC≥2.5V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)。SCLK始终是输入端。DS1302引脚图如图2-16所示：

管脚2、3为X1,X2：该引脚接32.768KHZ晶振管脚。 管脚4为GND：该管脚为接地端。 管脚5为RST：该管脚为复位端

管脚6为I/O口：该管脚为数据输入/输出脚。 （2）DS1302工作原理 ① DS1032的控制字

DS1302 的控制字如图2-17所示。控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5至位1指示操作单元的地址；最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。

管脚7为SCLK：为串行时钟输入端 图2-16 DS1302引脚图