測(cè)量氣壓溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1 測(cè)量氣壓溫度測(cè)量系統(tǒng) 設(shè)計(jì)方案 1 系統(tǒng)描述 程設(shè)計(jì)題目 溫度測(cè)量及顯示 要求： 基于 52系列單片機(jī)平臺(tái)和 溫度測(cè)量數(shù)據(jù)的顯示，可以用 對(duì)溫濕度設(shè)置上下限，超過(guò)限度報(bào)警 統(tǒng)設(shè)計(jì)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(bào)警模塊部分。以片機(jī)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(zhuǎn)換，控制 1602 液晶屏的顯示，以及蜂鳴器的 報(bào)警。具體顯示內(nèi)容及方式由軟件來(lái)完成。采集溫濕度方面由 是一個(gè)數(shù)字溫濕度傳感器、內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換，可以直接與單片機(jī)相連接。而 1602 液晶屏是插針式，也可以直接與單片機(jī)相連接。因此不需要手動(dòng)焊接等復(fù)雜的過(guò)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(jī)。通過(guò) 經(jīng)單片機(jī)，將處理后的數(shù)據(jù)傳送到液晶屏上顯示出來(lái)。并且接入蜂鳴器。設(shè)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(bào)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(cè)模塊。 有獨(dú)特的單線式接口方式。測(cè)量范圍在 55 125， 10 85，誤差范圍在-+最高精度可達(dá) 測(cè)量相對(duì)濕度范圍在 0%100%差為 -+2% 方案二： 選用 為設(shè)計(jì)的溫濕度檢測(cè)模塊。 一款集成型的數(shù)字溫濕度一體傳感器。 它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電 阻式感濕元件和一個(gè) 與一個(gè)高性能 8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。測(cè)量范圍 20%90%0 50。測(cè)溫精度為 -+2，測(cè)濕精度為 -+5%全符合本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。 比較以上兩種方案，雖然第一種方案在測(cè)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(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，在功耗、范圍等方面達(dá)到要求，故本設(shè)計(jì)采用方案二。 2 硬件電路設(shè)計(jì) 晶顯示模塊 示器是 以 點(diǎn)陣 形式 來(lái)顯示字母 、 數(shù) 字 、符號(hào) 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(gè) 字符（ 即 8個(gè) 漢字） 。 理 圖 及 引腳 說(shuō)明 如下圖 2即為 系統(tǒng) 板 中 ： 3 圖 2 理圖 該 6引腳， 通過(guò) 電壓來(lái)控制 背光 大小，液晶的各個(gè)引腳 說(shuō)明 如 表 3所示 ： 表 3 腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)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(xiě)選擇 13 據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 據(jù) 7 據(jù) 15 光源正極 8 據(jù) 16 光源負(fù)極 具體 功能如下： 第 1腳： 第 2腳： 第 3腳： 正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10 第 4腳： 寄存 器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5腳： R/電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng) R/ ，當(dāng) 。 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(fù)極。 作 時(shí)序 寫(xiě)操作時(shí)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(shí)序 t s p 1 D 1t p D 2t s p 2V a l i d D a t - 寫(xiě)操作 時(shí)序 片機(jī) 性能 有 8K 在線系統(tǒng)可編程 儲(chǔ)器。使用 司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)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(yīng)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(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)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?？臻e模式下， 許 時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， 蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直 到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。下圖為 52單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 圖 6 最小系統(tǒng)圖 感器模塊 感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè) 與一個(gè)高性能 8位單片機(jī)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(shuō)明 所示： 6 圖 7 感器原理圖 單片機(jī)的 用來(lái)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(cè)量范圍電路小于 20米，建議加一個(gè) 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(qǐng)懸浮。 接地端，電源負(fù)極。 建議連接線長(zhǎng)度短于 20米時(shí)用 5大于 20米時(shí)根據(jù)實(shí)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(shí) 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(shuō)明 ,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)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(shí)校驗(yàn)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(jié)果的末 8位。 氣特性 電氣特性： V， T = 25，除非特殊標(biāo)注（采樣周期間隔不得低于 1秒鐘） 表 8 電氣特性 作 時(shí)序 用戶 等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后 ,送出 40并觸發(fā)一次信號(hào)采集 ,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù) 收到開(kāi)始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集 ,如果沒(méi)有接收到主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào) ,采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)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(cè)量 2.5 均 1 機(jī) 100 150 樣周期 秒 1 次 8 總線空閑狀態(tài)為高電平 ,主機(jī)把總線拉低等待 應(yīng) ,主機(jī)把總線拉低必須大于18毫秒 ,保證 等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束 ,然后發(fā)送 80主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后 ,延時(shí)等待 20 讀取響應(yīng)信號(hào) ,主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)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(shuō)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(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是 0 如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平 ,則 有響應(yīng) ,請(qǐng)檢查線路是否連接正常 0后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。 數(shù)字 0信號(hào)表示方法如下圖 12所示： 圖 11 數(shù)字信號(hào) 0 表示 數(shù)字 1信號(hào)表示方法如下圖 13所示 9 圖 12 數(shù)字 1 信號(hào)表示 鳴器模塊 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)用“ “ “ ） 表示。 圖 13 蜂鳴器工作原理圖 濕度檢測(cè)設(shè)計(jì)圖 10 0)1)R)D)00036 13201 03 05 0711 564 濕度檢測(cè)設(shè)計(jì)圖 3 軟件 程序設(shè)計(jì) 序流程圖 11 圖 16 主程序流程圖 序設(shè)計(jì) 程序 # /* 無(wú)符號(hào) 8位整型變量 */ /* 6 無(wú)符號(hào) 16位整型變量 */ # # # # 開(kāi)始 初始化 延時(shí) 溫濕度測(cè)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(jié)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(shí)間循環(huán)，改變大小可以改變發(fā)聲時(shí)間長(zhǎng)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(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果 物及溫濕度顯示 圖 如下圖所示 （圖 15） 21 圖 15 實(shí)物及溫濕度顯示（實(shí)拍） 5 實(shí)驗(yàn) 總結(jié) 小半個(gè)學(xué)期的 實(shí)踐 下來(lái) ， 我更加深入 掌握了 52 單片機(jī) 的開(kāi)發(fā)，對(duì)于程序的書(shū)寫(xiě)與 仿真 能力有了 更 進(jìn)一步的提升與理解 ，加深了數(shù)字 電路設(shè)