1 測量氣壓溫度測量系統(tǒng) 設計方案 1 系統(tǒng)描述 程設計題目 溫度測量及顯示 要求： 基于 52系列單片機平臺和 溫度測量數(shù)據(jù)的顯示，可以用 對溫濕度設置上下限，超過限度報警 統(tǒng)設計方案介紹 電路總體上分為溫濕度采集部分、中央處理器、顯示模塊以及報警模塊部分。以片機最小系統(tǒng)作為核心控制電路，控制 感器采集的溫濕度的轉換，控制 1602 液晶屏的顯示，以及蜂鳴器的 報警。具體顯示內(nèi)容及方式由軟件來完成。采集溫濕度方面由 是一個數(shù)字溫濕度傳感器、內(nèi)置模數(shù)轉換，可以直接與單片機相連接。而 1602 液晶屏是插針式，也可以直接與單片機相連接。因此不需要手動焊接等復雜的過程。具體步驟是：按照原理圖將傳感器、 1602 液晶顯示屏分別接入單片機。通過 經(jīng)單片機，將處理后的數(shù)據(jù)傳送到液晶屏上顯示出來。并且接入蜂鳴器。設置溫度的上下限值。（如圖一） 控模塊 感器模塊 1602 字符液晶模塊 報警模塊 傳感器與之相連 1602 字符液晶與之相連 2 圖 1 系統(tǒng)框圖 案論證 方案一：選用 度傳感器作為溫度檢測模塊。 有獨特的單線式接口方式。測量范圍在 55 125， 10 85，誤差范圍在-+最高精度可達 測量相對濕度范圍在 0%100%差為 -+2% 方案二： 選用 為設計的溫濕度檢測模塊。 一款集成型的數(shù)字溫濕度一體傳感器。 它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電 阻式感濕元件和一個 與一個高性能 8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。測量范圍 20%90%0 50。測溫精度為 -+2，測濕精度為 -+5%全符合本次畢業(yè)設計的要求。 比較以上兩種方案，雖然第一種方案在測量的精度方面比第二種更高，但是第二中方案的電路、軟件設計更簡單，在功耗、范圍等方面達到要求，故本設計采用方案二。 2 硬件電路設計 晶顯示模塊 示器是 以 點陣 形式 來顯示字母 、 數(shù) 字 、符號 和漢字的顯示模塊 ， 顯示 內(nèi)容 范圍為 16*2， 即可以顯示兩行，每行 16 個 字符（ 即 8個 漢字） 。 理 圖 及 引腳 說明 如下圖 2即為 系統(tǒng) 板 中 ： 3 圖 2 理圖 該 6引腳， 通過 電壓來控制 背光 大小，液晶的各個引腳 說明 如 表 3所示 ： 表 3 腳說明 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 源地 9 據(jù) 2 源正極 10 據(jù) 3 晶顯示偏壓 11 據(jù) 4 據(jù) /命令選擇 12 據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 據(jù) 6 E 使能信號 14 據(jù) 7 據(jù) 15 光源正極 8 據(jù) 16 光源負極 具體 功能如下： 第 1腳： 第 2腳： 第 3腳： 正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10 第 4腳： 寄存 器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5腳： R/電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 R/ ，當 。 第 6腳： 晶模塊執(zhí)行命令。 第 7 14腳： 8位雙向數(shù)據(jù)線。 4 第 15腳：背光源正極。 第 16腳：背光源負極。 作 時序 寫操作時序如下圖 4和 圖 5所示： t P D 2t S P 1V a l i d D a t R / - t H D 1圖 4 讀 操作時序 t s p 1 D 1t p D 2t s p 2V a l i d D a t - 寫操作 時序 片機 性能 有 8K 在線系統(tǒng)可編程 儲器。使用 司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80品指令和引腳完 5 全兼容。片上 適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 在系統(tǒng)可編程 得 眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 8k 字節(jié) 256字節(jié) 2 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， 降至 0態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， 許 時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， 蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直 到下一個中斷或硬件復位為止。下圖為 52單片機最小系統(tǒng)圖 圖 6 最小系統(tǒng)圖 感器模塊 感器包括一個電阻式感濕元件和一個 與一個高性能 8位單片機相連接。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。 理 圖 及 引腳 說明 所示： 6 圖 7 感器原理圖 單片機的 用來發(fā)收串行數(shù)據(jù)，即數(shù) 據(jù)口。連接傳感器的 總線，串行數(shù)據(jù)）。由于測量范圍電路小于 20米，建議加一個 5此在傳感器的 傳感器的電源端口 感器的第三腳懸浮放置。 所示： 圖 8 路原理圖 具體引腳如下 (電源引腳，供電電壓為 3 串行數(shù)據(jù)，單總線。 空腳，請懸浮。 接地端，電源負極。 建議連接線長度短于 20米時用 5大于 20米時根據(jù)實際情況使用合適的上拉電阻。 據(jù)幀 于微處理器與 間的通訊和同步 ,采用單總線數(shù)據(jù)格式 ,一次通訊時 7 間 4右 ,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分 ,具體格式在下面說明 ,當前小數(shù)部分用于以后擴展 ,現(xiàn)讀出為零 一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40位先出。 數(shù)據(jù)格式 :88+88數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“ 8度整數(shù)數(shù)據(jù) +8度小數(shù)數(shù)據(jù) +8度整數(shù)數(shù)據(jù) +8得結果的末 8位。 氣特性 電氣特性： V， T = 25，除非特殊標注（采樣周期間隔不得低于 1秒鐘） 表 8 電氣特性 作 時序 用戶 等待主機開始信號結束后 ,送出 40并觸發(fā)一次信號采集 ,用戶可選擇讀取部分數(shù)據(jù) 收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集 ,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號 ,采集數(shù)據(jù)后轉換到低速模式。 圖 9 通訊圖 參數(shù) 條件 位 供電 5 供電電流 測量 2.5 均 1 機 100 150 樣周期 秒 1 次 8 總線空閑狀態(tài)為高電平 ,主機把總線拉低等待 應 ,主機把總線拉低必須大于18毫秒 ,保證 等待主機開始信號結束 ,然后發(fā)送 80主機發(fā)送開始信號結束后 ,延時等待 20 讀取響應信號 ,主機發(fā)送開始信號后 ,可以切換到輸入模式 ,或者輸出高電平均可 , 總線由上拉電阻拉高。 圖 10 通訊 圖 總線為低電平 ,說明 再把總線拉高 80備發(fā)送數(shù)據(jù) ,每一 據(jù)都以 50高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是 0 如果讀取響應信號為高電平 ,則 有響應 ,請檢查線路是否連接正常 0后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。 數(shù)字 0信號表示方法如下圖 12所示： 圖 11 數(shù)字信號 0 表示 數(shù)字 1信號表示方法如下圖 13所示 9 圖 12 數(shù)字 1 信號表示 鳴器模塊 蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器 。 采用直流電壓供電 ， 主要分為壓電式蜂鳴器和電磁 式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“ H”或“ （ 舊標準用“ “ “ ） 表示。 圖 13 蜂鳴器工作原理圖 濕度檢測設計圖 10 0)1)R)D)00036 13201 03 05 0711 564 濕度檢測設計圖 3 軟件 程序設計 序流程圖 11 圖 16 主程序流程圖 序設計 程序 # /* 無符號 8位整型變量 */ /* 6 無符號 16位整型變量 */ # # # # 開始 初始化 延時 溫濕度測量 1602 顯示數(shù)據(jù) 判 斷 溫度 溫度 低于 a 高于 b 蜂鳴器鈴響 蜂鳴器鈴響 結束 12 # # 示程序 # # #1 ; /定義端口 ; ; / /定義區(qū) / = ; 07; t1,t2,; 888888888 13 =s,h,i,d,u,:; =w,e,n,d,u,:; ; 16 j) U8 i; j0; i=0;00) i=0;i200;i+)/喇叭發(fā)聲的時間循環(huán)，改變大小可以改變發(fā)聲時間長短 60); /參數(shù)決定發(fā)聲的頻率，估算值，可以自行更改參數(shù)并 20 ; 0000); /喇叭停止工作，間歇的時間，可更改 /()功能描述 : 串口發(fā) /送溫濕度數(shù) 據(jù) ,波特率 9600 / ; ); ) /調(diào)用溫濕度讀取子程序 ; ; ; 、 4 實驗結果 物及溫濕度顯示 圖 如下圖所示 （圖 15） 21 圖 15 實物及溫濕度顯示（實拍） 5 實驗 總結 小半個學期的 實踐 下來 ， 我更加深入 掌握了 52 單片機 的開發(fā)，對于程序的書寫與 仿真 能力有了 更 進一步的提升與理解 ，加深了數(shù)字 電路設