【正文】 車內(nèi)電子產(chǎn)品不是很多，則可以像溫濕度顯示模塊一樣掛載在 DSP 上，以實現(xiàn)綜合處理。減少功耗，提高車載電子產(chǎn)品電路的集成度。 （ 3） 基于微處理器的設(shè)計實現(xiàn)方法 西南大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 設(shè)計嵌入式產(chǎn)品的另一可選方法是采用基于 MPU 的設(shè)計方案，與日常所用的計算機相比， MPU 具有體積小、重量輕、成本低可靠性高等優(yōu)點。再就是在該領(lǐng)域技術(shù)成熟、產(chǎn)品的種類有很多、可以選擇的空間很大。一般作為 比較高檔的汽車內(nèi)部，作為整個汽車電子系統(tǒng)的核心控制單元，而顯示溫濕度只是它很小的一部分功能而已。 車載溫濕度顯示系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 溫濕度顯示系統(tǒng)的發(fā)展其實和溫濕度傳感器的發(fā)展是息息相關(guān)，一個性能優(yōu)良的傳感器能把信息高效快捷的傳遞給中央處理單元。 近年來，國內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了非常大的進步。濕敏傳感器開始從簡單的濕敏元件向智能化、集成化、多個參數(shù)檢測的方向快速發(fā)展，為開發(fā)新一代溫濕度顯示系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將溫濕度檢測技術(shù)提高到新的水平。濕敏元件是最簡單的濕度傳感器件。它主要包括電阻 式、電容式這兩大類。 （ 1） 濕敏電阻 濕敏電阻的特點是在基片上有一層用感濕材料制成的膜，當環(huán)境中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值就會發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。它 的主要優(yōu)點是靈敏度高，主要缺點則是線性度和產(chǎn)品的互換性都比較差 。 （ 2） 濕敏電容 濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，當空氣中的濕度發(fā)生變化時時，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，就促使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。濕敏電容的主要優(yōu)點是產(chǎn)品互換性好、靈敏度高、響應速度快、便于 制造、濕度的滯后量小、容易實現(xiàn)小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些 [5]。 線性電壓輸出式集成濕度傳感器 ， 典型產(chǎn)品有 HM1500/15 HIH3605/3610。該類產(chǎn)品的主要特點是采用恒壓供電，內(nèi)置放大電路，該產(chǎn)品輸出的是與相對濕度呈比例關(guān)系的伏特級電壓信號，重復性好，響應速度快，抗污染能力強。 線性頻率輸出集成濕度傳感器 。 線性頻率輸出集成濕度傳感器的典型產(chǎn)品為HF3223 型。該類產(chǎn)品采用模塊式結(jié)構(gòu)，屬于頻率輸出式集成濕度傳感器，當濕度為 55%RH 時的輸出頻率為型值（ 8750Hz），當上對濕度從 95%變化到 10%時，輸出頻率就從 8030Hz 增大到 9560Hz。這種傳感器具有抗干擾能力強、線性度好、便于接入數(shù)字電路或單片機、價格低等優(yōu)點。 西南大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 頻率 /溫度輸出式集成濕度傳感器 。 該類器件的典型產(chǎn)品為 HTF3223 型。它除具有 HF3223 的功能以外，還增加了溫度信號輸出端口，利用負溫度系數(shù)的熱敏電阻作為溫度傳感器。當外界溫度發(fā)生變化時，其電阻值也相應發(fā)生改變，配上二次儀表即可測量出溫度值。 單片智能化溫度 /溫度傳感器 。 該類產(chǎn)品的代表為 Sensiron 公司在 2021 年研制成功 DHT11 型智能化溫濕度傳感器。出廠前，每只傳感器都在溫度室中做過非常精密標準，標準之后的系數(shù)被編成相應的程序內(nèi)置到校準存儲器中，在測量過程中可對相對濕度進行自動校準。 1 引言 在日常人們使用汽車 的過程中，特別是在長時間的行駛過程中對駕駛員的狀態(tài)就有了很高的要求 ，如果能對車內(nèi)的環(huán)境信息有一個及時系統(tǒng)的反 饋的話，就有利于車內(nèi)人員對車內(nèi)環(huán)境做出宏觀調(diào)控，再就是現(xiàn)在人們 對皮膚的保濕非?？粗?，如果能西南大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 及時的知道周圍環(huán)境的濕度情況，這樣他們就更能對皮膚的保濕做出很好 的準備。因此對車內(nèi)溫濕度的顯示有著非常重要的意義，而且非常具有使用價值。 目前的溫濕度顯示系統(tǒng)并沒有集成到汽車內(nèi)部，在市場上大多數(shù)溫濕度顯示方面的電子產(chǎn)品，都是以汽車內(nèi)部裝飾物品的形式擺放在汽車內(nèi)部，目前的大多數(shù)汽車只有車載溫度顯示功能，而并沒有把濕度顯示模塊集成到汽車內(nèi)部。 本論文所涉及到的溫濕度顯示，只是單一的溫濕度顯示，并不需要作為其他車載電路的控制單元，對數(shù)據(jù)的處理要求并不是很高，而且運算量也不是很大。綜合成本與復雜性的考慮，故采取基于單機 作為主控制芯片 。 在傳感器的選擇上采用 Sensiron公司 生產(chǎn) 的 DHT11 溫濕度集成芯片， DHT11 芯片 具有響應速度快，互換性好，不需要外部元件，抗干擾能力強，適配各種單片機，可廣泛用于各類溫濕度顯示系統(tǒng)中。 本論文設(shè)計的溫濕度顯示儀主要的功能是實時的準確的反映汽車內(nèi)部的溫濕度信息。 2 系統(tǒng)的整體設(shè)計方案 溫濕度顯示系統(tǒng)的設(shè)計主要分為硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計這兩個部分。 在硬件方面， 硬件電路主要分為電壓轉(zhuǎn)換電路、溫濕度信息采集電路、顯示電路、硬件看門狗電路、溫濕度過高或過低的報警電路等部分。 各模塊功能主要為：主控制器起著核心控制作用，控制各個模塊的工作情況，以及起綜合協(xié)調(diào)的作用。電壓轉(zhuǎn)換電路 將汽車內(nèi)的 12V 直流電轉(zhuǎn)換為溫濕度顯示系統(tǒng)的 5V直流電，分別為微處理器、溫濕度信息采集電路、看門狗電路、 LCD 顯示電路以及報警模塊供電。硬件看門狗電路 是一種非常常用的抗干擾措施，可以保證系統(tǒng)因干擾失控后能自動復位。 LCD 顯示模塊 顯示當前環(huán)境中的溫濕度信息。 報警模塊的作用是 當周圍環(huán)境中的溫濕度不再正常的范圍是，給予相關(guān)的提示信息。 在軟件方面，軟件的 核心為主控制器，環(huán)境中的溫濕度信息經(jīng)過溫濕度傳感器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息送入主控制器，主控制器根據(jù)傳感器送入的數(shù)字信息，判斷是否啟動報警信息， 并且把當前的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為十進制的數(shù)字并且通過 LCD 顯示電路顯示出來。在整個運行過程中當系統(tǒng)受到干擾發(fā)生紊亂是，硬件看門狗電路復位整個系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件對主控制器 STC89C52 進行基于 C 語言的編程，系統(tǒng)程序采用模塊化設(shè)計的思想，以實現(xiàn)上述功能。 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖 21 所示。 西南大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 S T C 8 9 C 5 2微 處 理 器溫 濕 度采 集 電 路硬 件 看門 狗 電 路L C D 顯 示 模 塊報 警 模 塊車 載 電 源電 壓 轉(zhuǎn) 換 電 路 圖 21 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖 Overall system block diagram 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 主控制電路的模塊設(shè)計 主控制 模塊在溫濕度顯示系統(tǒng)中起著核心控制作用，考慮到系統(tǒng)所需要的實現(xiàn)功能相對比較簡單，再就是綜合成本考慮，故選用了 STC 公司的產(chǎn)品 STC89C52RC 作為該系統(tǒng)的主控制器，它能直接實現(xiàn)對各個模塊的控制功能。該款處理器是一種帶有4K 字節(jié)閃爍可編程、低電壓、可擦除只讀的高性能 CMOS8 位微處理器。 STC89C52RC的內(nèi)部主要包含以下幾個模塊： （ 1） 一個 8 位的微處理器（ CPU）；（ 2） 片內(nèi)有 256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器 RAM/SFR， 用來存放可以讀寫的數(shù)據(jù)；（ 3） 4個 8位的并行 I/O 端口，每個端口都可以作為輸入輸出；（ 4） 片內(nèi) 4KB 的程序存儲器 Flash ROM，被用于存放一些原始數(shù)據(jù)表格，以及程序；（ 5） 兩個 16 位的定時器 /計數(shù)器；（ 6） 一個全雙工通用異步接收發(fā)送器（ UART）的串行 I/O 端口；（ 7） 具有 5個中斷源、兩個中斷優(yōu)西南大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 先級的中斷控制系統(tǒng)。 ；（ 8） 時鐘產(chǎn)生電路和片內(nèi)振蕩器，最高允許的震蕩頻率為24MHz。以上各個模塊通過片內(nèi) 8 位的數(shù)據(jù)總線相連接 [6]。 如圖 31所示為主控制器 STC89C52單片機最小系統(tǒng)的構(gòu)成以及各引腳的連接電路圖。 123456789P1PAIZUD0D1D2D3D4D5D6D7DB1DB2X1X2RSLCDENVCC12Y1C130pfC230pfGND32333435363738392122232425262728101112131415161712345678PSEN29ALE30EA31RST9XTAL218XTAL119VCC40GND2089C5289C52VCCGNDVCCRSTFMRWINT0 圖 31 主 控制模塊電路圖 Main control module circuit STC89C52RC 內(nèi)部有一個反相的高增益的放大器，用來構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸出端為 XYAL2，輸入端為 XTAL1，兩個端口的兩端接兩個電容以及一個石英晶體就可以構(gòu)成一個非常穩(wěn)定的自激振蕩器。晶體的震蕩頻率可以選擇在 之間，電容值一般選擇在 530Pf 之間 [7]。為方便計算定時器的時間，故采用外部晶振為。 對于程序存儲器 ，本系統(tǒng)設(shè)定為訪問內(nèi)部程序存儲器，但是在程序存儲器的數(shù)值西南大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 超過 0FFFFH 的時候，系統(tǒng)將自動開始執(zhí)行外部程序存儲器的程序。在系統(tǒng)工作是 ALE的端口會自動輸出一個 1/6 時鐘頻率的正弦波。 最小系統(tǒng)的引腳連接如表 31 所示 。 表 31 最小系統(tǒng)引腳連接定義表 Minimum System pin connection definition table 引腳名稱 引腳連接 XTAL1， XTAL2 電容值選用 30PF，外部無源晶振頻率為 RESET 看門狗復位電路 EA +5V,`選擇內(nèi)部程序存儲器 ALE 懸空 PSEN 高阻態(tài) STC89C52RC 單片機有 4個 I/O 口，其中 P0 端口內(nèi)部沒有固定的上拉電阻，所以在外部接 10K的上拉電阻。所有的 I/O 端口，分別連接主控制器與各子模塊，具體的接口配置情況如表 32所示： 表 32 主控制器接口配置表 Host Controller Interface Configuration Table I/O口 與子模塊接口配置說明 P0口 接 LCD1602的數(shù)據(jù)端口 P1口 ， 分別接 SHT11的 SCK端口和 DATA端口 接 Max813的端口 西南大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 P2口 沒有使用 P3口 ， ， 沒有使用 接 LCD1602的控制端口 接報警模塊接口 電壓轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計 三端穩(wěn)壓集成電路有負電壓輸出的 79系列和正電壓輸出的 78 系列。 三端穩(wěn)壓集成電路只有三條引腳輸出，分別為 輸入端、輸出端 和 接地端。它的樣子象是普通的三極管， 標準封裝 為 TO 220，也有的 是用 TO92 封裝。 用 78/79 系列三端穩(wěn)壓 集成電路來組成穩(wěn)壓電路 所需 要的外圍元件非常的少，電路內(nèi)部還有過熱、過流以 及調(diào)整管的保護電路，使用起來 非常的 可靠、方便，而且價格 比較 便宜。該系列集成穩(wěn)壓 電路的 型號中的 78/79 后面的數(shù)字表示 該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 7805 表示輸出電壓為正 5V， 7906 表示輸出電壓為負 6V。 因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，因此在電子電路設(shè)計 中 會 經(jīng)常 使用到 。 在實際應用中，應 該在三端集成穩(wěn)壓電路上 安裝 散熱器（當然小功率的條件下不用）。 因為 當穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。 78系列的穩(wěn)壓器最大輸入電壓為 35V，當輸入電壓值高于此值時，可以用圖 32所示的電路圖， VT、 DT 和 R6A 組成一個預穩(wěn)壓電路是的加在 7805 輸入端的電壓穩(wěn)定在 DT 的穩(wěn)壓值上， Ui端的最大輸入電壓就取決與 VT 的耐壓值。 IN1GND2OUT3U2 7805VTC5 C6DT1 161KR6AGNDUoUi 西南大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 圖 32 電壓轉(zhuǎn)換電路 Fig. Voltage conversion circuit 溫濕度信息采集電路 本次設(shè)計的溫濕度顯示系統(tǒng)采用的溫濕度傳感器是 DHT11。該款溫濕度傳感器是一種含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。 DHT11 采用的是 專用的溫濕度傳感技術(shù) 和數(shù)字模塊采集技術(shù) ， 可以 確保 該款 產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的 以