舌体湿分含量测量仪的设计与研究 第9页
图4-3上位机接收历史数据界面
（2）导入历史数据进行分析，并编辑存储到相应的病人信息库中，同时还
可以得出舌体干湿润燥的变化趋势，判断出病情的进退，指导处方遣药。
4.2测量主程序流程
舌体湿分含量测量程序是整个系统最核心的部分，设计的好坏直接关系到测
量结果。测量主程序流程图如图4-4所示。
单片机系统上电后，进入初始化程序，完成对片内各模块工作方式的设置、
清LCD内存、端口设定等初始化工作，接着以上电默认的湿度和温度测量精度
（分别为12bit和14bit）检测环境湿度和温度，然后转入测量主程序。
为了提高测量速度，先将湿度测量精度降低至8 bit，然后每隔100 ms对湿
度采样一次。从第二次采样开始，在每次采样结束后，计算湿度变化值。如果湿
度变化值小于标定值就表明感湿膜尚未接触到舌体表面，继续以8 bit测量精度
进行湿度采样。相反，如果湿度变化值超过标定值，则表明感湿膜已经接触到了
舌体表面，此时需将湿度测量精度和温度测量精度分别升回至12 bit和14bit，
连续采样5次，每次测量的总间隔为500 ms，包括测量时间和延时时间。其间
如果采样相对湿度值大于95%RH，则启动加热组件以提高测量精度。
当所有采样结束后，程序进入计算模块，根据采样温度值查表找出相应的饱
和水蒸气压力，然后计算出传感器侧水分子压力变化率的平均值，最后根据结果
得出舌体湿度。计算完成后发出蜂鸣音提示操作者测量结束，并将最终结果显示
在LCD屏上。
[软件程序设计]
开始
初始化
湿度采样
延时100ms
将湿度测量精度降至8bit
湿度变化值是否超过标定值？
将湿度测量精度升至12bit
Y
N
延时3S
环境温湿度采样
结束
计算舌体湿分含量和舌面温度
显示舌体湿分含量和舌面温度
湿度采样
R0-1后是否为0？
温度采样
发出提示音提示操作成功
延时200ms
N
Y
湿度值>95%RH？
送05H到R0
N启动加热组件
Y
图4-4测量主程序流程图
4.3 SHT11湿度传感器程序设计
SHT11测量温度和湿度时的工作顺序如下：
图4-5启动SHT11的时序图
上电后SHT11经过10ms时间就进入休眠模式，在此之前不应传输任何命令。
当使DATA线处于高电平时，触发SCK 9次以上，并随后发一个“传输开始”命
-28-天津大学硕士学位论文第四章[软件程序设计]
令，这样即可启动SHT11，芯片即被“唤醒”
[34]
。启动SHT11的时序图如图4-5
所示。
然后发出测量命令（测量湿度的命令为00000101H，测量温度的命令为
00000011H），芯片就启动SCK直至完成测量。这个过程需要大约11/55/210ms，
分别对应8/12/14bit测量。
启动地址（000）命令代码（00101）
粗线段表示由SHT11
来控制数据线，常态
下由uC控制数据线
0（a）发送湿度测量命令
（b）读取相对湿度数据
相对湿度数据（0000 1001 0011 0001）
MSB LSB
111098应答76543210应答
图4-6 SHT11测量时序图
随后将数据线拉成低电平，芯片又重新启动SCK，接着传输两个测量数据
字节。芯片必须将数据线拉成低电平，才能为每个字节产生应答信号。传输的顺
序从最高位（MSB）到最低位（LSB）。以相对湿度为例，整个测量过程的时序
如图4-6(a)～(b)所示。
根据以上SHT11的测量过程，将温湿度测量模块分成七个子程序：启动子
程序、发送命令子程序、读取测量数据子程序、检查应答位子程序、发送应答子
程序、采集温湿度数据子程序和延时子程序。下面对其中重要的子程序做详细介
绍：
（1）启动子程序
此程序用来“唤醒”芯片。其程序流程图如图4-7所示。
（2）发送命令子程序
此程序实现把A中的8位数据通过数据线送到SHT11的数据寄存器。其流
程图如图4-9所示。在此程序中，延时5μS用5个NOP指令实现。
（3）读取数据子程序
此程序实现的功能是当SHT11传感器测量结束时，使用此程序把测量结果
-29-天津大学硕士学位论文第四章[软件程序设计]
送到A。读取数据子程序的流程图如图4-8所示。
开始
置P1.1为1，P1.0为0
送09H到R2
置P1.0为1
置P1.0为0
R2-1后是否为0？
置P1.1为1，P1.0为0
置P1.0为1
置P1.1为0
置P1.0为0
置P1.0为1
置P1.1为1
返回
开始
送08H到R0
置P1.1为1，释放数据线
置P1.0为1，上升沿采集数据
把P1.1内的数据送入C
把R2内数据送入A
置P1.0为0
A带进位左循环一位
把A中数据送入R2
R0-1后是否为0？
返回
置P1.0为0图4-7启动子程序流程图图4-8读取数据子程序流程图
SHT11传感器中的一些高级功能是通过状态寄存器来实现的，下面对寄存器
相关位的功能说明：
（1）加热
使芯片中的加热开关接通，传感器温度大约增加5℃。加热用途如下：
●通过对启动加热器前后的温、湿度进行比较，可以正确地区别传感器的功能；
●在相对湿度较高的环境下，传感器可通过加热来避免冷凝。
（2）低电压检测
SHT11工作时可以自行检测VDD电压是否低于2.45V，准确度为±0.1V。
（3）下载校准系数
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