测量气压温度测量系统设计方案

1 测量气压温度测量系统 设计方案 1 系统描述 程设计题目 温度测量及显示 要求： 基于 52系列单片机平台和 温度测量数据的显示，可以用 对温湿度设置上下限，超过限度报警 统设计方案介绍 电路总体上分为温湿度采集部分、中央处理器、显示模块以及报警模块部分。以片机最小系统作为核心控制电路，控制 感器采集的温湿度的转换，控制 1602 液晶屏的显示，以及蜂鸣器的 报警。具体显示内容及方式由软件来完成。采集温湿度方面由 是一个数字温湿度传感器、内置模数转换，可以直接与单片机相连接。而 1602 液晶屏是插针式，也可以直接与单片机相连接。因此不需要手动焊接等复杂的过程。具体步骤是：按照原理图将传感器、 1602 液晶显示屏分别接入单片机。通过 经单片机，将处理后的数据传送到液晶屏上显示出来。并且接入蜂鸣器。设置温度的上下限值。（如图一） 控模块 感器模块 1602 字符液晶模块 报警模块 传感器与之相连 1602 字符液晶与之相连 2 图 1 系统框图 案论证 方案一：选用 度传感器作为温度检测模块。 有独特的单线式接口方式。测量范围在 55 125， 10 85，误差范围在-+最高精度可达 测量相对湿度范围在 0%100%差为 -+2% 方案二： 选用 为设计的温湿度检测模块。 一款集成型的数字温湿度一体传感器。 它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电 阻式感湿元件和一个 与一个高性能 8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。测量范围 20%90%0 50。测温精度为 -+2，测湿精度为 -+5%全符合本次毕业设计的要求。 比较以上两种方案，虽然第一种方案在测量的精度方面比第二种更高，但是第二中方案的电路、软件设计更简单，在功耗、范围等方面达到要求，故本设计采用方案二。 2 硬件电路设计 晶显示模块 示器是 以 点阵 形式 来显示字母 、 数 字 、符号 和汉字的显示模块 ， 显示 内容 范围为 16*2， 即可以显示两行，每行 16 个 字符（ 即 8个 汉字） 。 理 图 及 引脚 说明 如下图 2即为 系统 板 中 ： 3 图 2 理图 该 6引脚， 通过 电压来控制 背光 大小，液晶的各个引脚 说明 如 表 3所示 ： 表 3 脚说明 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 源地 9 据 2 源正极 10 据 3 晶显示偏压 11 据 4 据 /命令选择 12 据 5 R/W 读 /写选择 13 据 6 E 使能信号 14 据 7 据 15 光源正极 8 据 16 光源负极 具体 功能如下： 第 1脚： 第 2脚： 第 3脚： 正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10 第 4脚： 寄存 器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5脚： R/电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 R/ ，当 。 第 6脚： 晶模块执行命令。 第 7 14脚： 8位双向数据线。 4 第 15脚：背光源正极。 第 16脚：背光源负极。 作 时序 写操作时序如下图 4和 图 5所示： t P D 2t S P 1V a l i d D a t R / - t H D 1图 4 读 操作时序 t s p 1 D 1t p D 2t s p 2V a l i d D a t - 写操作 时序 片机 性能 有 8K 在线系统可编程 储器。使用 司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80品指令和引脚完 5 全兼容。片上 适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 在系统可编程 得 众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 8k 字节 256字节 2 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位定时器 /计数器，一个 6向量 2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外， 降至 0态逻辑操作，支持 2种软件可选择节电模式。空闲模式下， 许 时器 /计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下， 荡器被冻结，单片机一切工作停止，直 到下一个中断或硬件复位为止。下图为 52单片机最小系统图 图 6 最小系统图 感器模块 感器包括一个电阻式感湿元件和一个 与一个高性能 8位单片机相连接。产品为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。 理 图 及 引脚 说明 所示： 6 图 7 感器原理图 单片机的 用来发收串行数据，即数 据口。连接传感器的 总线，串行数据）。由于测量范围电路小于 20米，建议加一个 5此在传感器的 传感器的电源端口 感器的第三脚悬浮放置。 所示： 图 8 路原理图 具体引脚如下 (电源引脚，供电电压为 3 串行数据，单总线。 空脚，请悬浮。 接地端，电源负极。 建议连接线长度短于 20米时用 5大于 20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻。 据帧 于微处理器与 间的通讯和同步 ,采用单总线数据格式 ,一次通讯时 7 间 4右 ,数据分小数部分和整数部分 ,具体格式在下面说明 ,当前小数部分用于以后扩展 ,现读出为零 一次完整的数据传输为 40位先出。 数据格式 :88+88数据传送正确时校验和数据等于“ 8度整数数据 +8度小数数据 +8度整数数据 +8得结果的末 8位。 气特性 电气特性： V， T = 25，除非特殊标注（采样周期间隔不得低于 1秒钟） 表 8 电气特性 作 时序 用户 等待主机开始信号结束后 ,送出 40并触发一次信号采集 ,用户可选择读取部分数据 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 ,采集数据后转换到低速模式。 图 9 通讯图 参数 条件 位 供电 5 供电电流 测量 2.5 均 1 机 100 150 样周期 秒 1 次 8 总线空闲状态为高电平 ,主机把总线拉低等待 应 ,主机把总线拉低必须大于18毫秒 ,保证 等待主机开始信号结束 ,然后发送 80主机发送开始信号结束后 ,延时等待 20 读取响应信号 ,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。 图 10 通讯 图 总线为低电平 ,说明 再把总线拉高 80备发送数据 ,每一 据都以 50高电平的长短定了数据位是 0 如果读取响应信号为高电平 ,则 有响应 ,请检查线路是否连接正常 0后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。 数字 0信号表示方法如下图 12所示： 图 11 数字信号 0 表示 数字 1信号表示方法如下图 13所示 9 图 12 数字 1 信号表示 鸣器模块 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器 。 采用直流电压供电 ， 主要分为压电式蜂鸣器和电磁 式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“ H”或“ （ 旧标准用“ “ “ ） 表示。 图 13 蜂鸣器工作原理图 湿度检测设计图 10 0)1)R)D)00036 13201 03 05 0711 564 湿度检测设计图 3 软件 程序设计 序流程图 11 图 16 主程序流程图 序设计 程序 # /* 无符号 8位整型变量 */ /* 6 无符号 16位整型变量 */ # # # # 开始 初始化 延时 温湿度测量 1602 显示数据 判 断 温度 温度 低于 a 高于 b 蜂鸣器铃响 蜂鸣器铃响 结束 12 # # 示程序 # # #1 ; /定义端口 ; ; / /定义区 / = ; 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+)/喇叭发声的时间循环，改变大小可以改变发声时间长短 60); /参数决定发声的频率，估算值，可以自行更改参数并 20 ; 0000); /喇叭停止工作，间歇的时间，可更改 /()功能描述 : 串口发 /送温湿度数 据 ,波特率 9600 / ; ); ) /调用温湿度读取子程序 ; ; ; 、 4 实验结果 物及温湿度显示 图 如下图所示 （图 15） 21 图 15 实物及温湿度显示（实拍） 5 实验 总结 小半个学期的 实践 下来 ， 我更加深入 掌握了 52 单片机 的开发，对于程序的书写与 仿真 能力有了 更 进一步的提升与理解 ，加深了数字 电路设