【正文】 專用復位電路 ,2 路 PWM,8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換 (250K/S),針對電機控制，強干擾場合。由于單片機的輸出電流太?。ㄖ挥袔?mA）不能驅(qū)動繼電器 ， 所以這里必須增加一個驅(qū)動顯示模塊。按鍵電路主要用來完成單片機的復位操作和溫濕度初始值的設(shè)定。 第二章 設(shè)計任務(wù)分析及方案論證 167。所以露點與氣溫的差值可以表示空氣中的水汽距離飽和的程度。所以對于 含有一定量水汽的空氣，在氣壓不變的情況下降低溫度，使飽和水汽 壓降至與當時實際的水汽壓相等時的溫度，稱為露點（ Dew point）。當空氣濕度發(fā)生變化時，由于兩個物體吸入的分水不同，重量也就起了變化，于是天平發(fā)生偏差，從而指示出空氣潮濕的程度?！妒酚涬S著科學技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的需要，測溫技術(shù)也不斷地改進和提高。 華氏溫度計制成后又經(jīng)過 30 多年，瑞 典人攝爾修斯于 1742 年改進了華倫海特溫度計的刻度，他把水的沸點定為零度，把水的冰點定為 100 度。他認為水銀的膨脹系數(shù)太小，不宜做測溫物質(zhì)。比較突出的是法國人布利奧在1659 年制造的溫度計，他把玻璃泡的體積縮小，并把測溫物質(zhì)改為水銀，這樣的溫度計已具備了現(xiàn)在溫度計的雛形。使用時先給玻璃泡加熱，然后把玻璃管插入水中。 溫度計的發(fā)展史 溫度計是測溫儀器的總稱。 用單片機來控制溫濕度可以完成溫濕度的制動控制，通過單片機的串口與外部電路相連，把采集到的參數(shù)跟以設(shè)定的比較，最后由單片機向外部電路指示具體的行動。而 采用單片機對溫濕度進行控制，不僅具有控制方便，簡單和靈活等優(yōu)點，而且可以大幅度提高溫度控制的技術(shù)指標。 在工農(nóng)業(yè) 生產(chǎn) 、氣象、環(huán)保、國防、科研等部門，經(jīng)常需要對環(huán)境溫度與濕度進行測量及控制。 用單片機來控制溫濕度可以完成溫濕度的制動控制，通過單片機的串口與外部電路相連，把采集 到的參數(shù)跟以設(shè)定的比較，最后由單片機向外部電路指示具體的行動。而 采用單片機對溫濕度進行 測量 控制，不僅具有控制方便，簡單和靈活等優(yōu)點，而且可以大幅度提高溫度控制的技術(shù)指標。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研等部門，經(jīng)常需要對環(huán)境溫度 與濕度進行測量及控制。軟件部分 主要包括主程序， 測 溫 濕度 子程序 ， 顯示子程序 和按鍵子程序 等。 本設(shè)計 主要包括硬件電路的設(shè)計和系統(tǒng) 軟件 的設(shè)計。硬件電路主要包括 控制器，測溫 濕控制 電路 和 顯示電路等 。 本次設(shè)計 采用的 SHT15 濕度傳感器包括一個電容式聚合體測濕元件和一個能隙式測溫元件，并與一個 14 位的 A/D 器以及串行接口電路在同一芯片上實現(xiàn)無縫鏈接，從而具有超快響應(yīng)， 抗干擾能力強，性價比高等優(yōu)點。準確測量溫濕度在 生物制藥、食品加工、造紙等行業(yè)更是至關(guān)重要的 。用 LED 數(shù)碼管來顯示溫濕度的數(shù)值 ， 看起來更加直觀。 總之，無論在日常生活，還是工業(yè)，農(nóng)業(yè)都離不開周圍環(huán)境的溫濕度的測量，因此，研究溫濕度的控制和測量具有非常重要的意義 第一章 設(shè)計任務(wù) 要求和溫 濕 度計的發(fā)展史 167。準確測量溫濕度在 生物制藥、食品加工、造紙等行業(yè)更是至關(guān)重要的 。用 LED 來顯示溫濕度的數(shù)字看起來更加直觀。 總之，無論在日常生活中還是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)方面都離不開對周圍環(huán)境 進行 溫濕度的測量。根據(jù)所用測溫物質(zhì)的不同和測溫范圍的不同，有煤油溫度計、酒精溫度計、水銀溫度計、氣體溫度計、電阻溫度計、溫差電偶溫度計、輻射溫度計和光測溫度計等。隨著溫度的變化，玻璃管中的水面就會上下移動，根據(jù)移動的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低。以后荷蘭人華倫海特在 1709 年利用酒精，在 1714 年又利用水銀作為測量物質(zhì)，制造了更精確的溫度計。他專心研究用酒精作為測溫物質(zhì)的優(yōu)點。后來他的同事施勒默爾把兩個溫度點的數(shù)值又倒過來，就成了現(xiàn)在的百分溫度，即攝氏溫度，用℃表示。由于測溫 范圍越來越廣，根據(jù)不同的要求，又制造出不同需要的測 溫儀器。天官書》中即有測濕的記載。 這就是濕度計的由來。 露點溫度是指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下，冷卻到飽和時 4 的溫度。在 100%的相對濕度時，周圍環(huán)境的溫度就是露點溫度。 設(shè)計總體方案及方案論證 按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，確定系統(tǒng)由 5 個模塊組成：主 控制 器 ，溫濕度傳感器，報警電路，按鍵電路 及顯示電路。這里需要四個按鍵，一個用來 溫度設(shè)定的累顯示模塊 模塊 報警電路 按鍵電路 溫濕度傳感器 主 控 制 器 5 加 ， 一個是用來溫度設(shè)定的遞減， 一個用來 設(shè)定濕度的累加，一個用來設(shè)定濕度的遞減 。 167。 1. 增強型 8051 CPU， 1T，單時鐘 / 機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 2. 工作電壓： STC12C5A60S2 系列工作電壓： （ 5V 單片機） STC12LE5A60S2 系列工作電壓： （ 3V 單片機） 3. 工作頻率范圍： 0 35MHz，相當于普通 8051 的 0～ 420MHz 4. 用戶應(yīng)用程序空間 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié) ...... 5. 片上集成 1280 字節(jié) RAM 6. 通用 I/O 口（ 36/40/44 個）， 復位 后為： 準雙向口 / 弱上拉（普通 8051傳統(tǒng) I/O 口） 可設(shè)置成四種模式：準雙向口 / 弱上拉，推挽 / 強上拉，僅為輸入 / 高阻，開漏 每個 I/O 口驅(qū)動能力均可達到 20mA，但整個芯片最大不要超過 55mA 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程）， 無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口（ ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 8. 有 EEPROM 功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM 無內(nèi)部 EEPROM) 9. 看門狗 6 集成 MAX810 專用復位電路（外部晶體 12M 以下時，復位腳可直接 1K 電阻到地） 11. 外部掉電檢測電路 : 在 口有一個低壓門檻比較器 5V 單片機為，誤差為 +/5%, 單片機為 ，誤差為 +/3% ：外部高精度晶體 / 時鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 (溫漂為 +/5%到 +/10%以內(nèi) )用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 / 時鐘常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： 單片機為： 11MHz ～ 單片機為： 8MHz ～ 12MHz 精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準。 19. STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有 S2 標志的才有雙串口，RxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 )， TxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 ) 20. 工作溫度范圍： 40 +85℃ (工業(yè)級 ) / 0 75℃ (商業(yè)級 ) 21. 封裝： PDIP40,LQFP44,LQFP48 I/O 口不夠時，可用 2 到 3 根普通 I/O口線外接 74HC164/165/595（均可級聯(lián)）來擴展 I/O 口 ,還可用 A/D 做按鍵掃描來節(jié)省 I/O 口，或用雙 CPU,三線通信，還多了串口。下面圖說明它的線性度好。傳感器包括一個電容式聚合體測濕元件和一個能隙式測溫元件，并與一個 14 位的 A/D 器以及串行接口電路在 同一芯片上實現(xiàn)無縫鏈接，從而具有超快響應(yīng)，抗干擾能力強，性價比 高等優(yōu)點。由于單片機的端口輸出電流太小，這里必須 加鎖存器來使數(shù)碼管顯示，使顯示的效果更好 。 LED 數(shù)碼管型號較多，規(guī)格尺寸也各異，顯示顏色有紅、綠、橙等。 (4)壽命長，使用壽命在 10 萬小時以上，甚至可達 100 萬小時。 溫濕度測量的方 法及分析 SHT15 是一個兩線串行接口的數(shù)字溫濕度傳感器，一個接口是時鐘線，一個接口是數(shù)據(jù)線（支持雙向傳輸）。這里減少了很多外部的電路的連接，用起來 10 比較方便。 測溫的 PT100 則在電橋的微弱的變化產(chǎn)生的信號放到運放中放大等處理再接到 P1_0。如下圖顯示 同樣濕度也一樣，只是把 P23 改為 P24. 單片機復位有兩種：一種是上電復位 ，一種是按鍵復位。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器 構(gòu)成自激振蕩器。 圖 31 主控制電路和測溫濕電路原理圖 12 167。動態(tài)掃描顯示就是幾個數(shù)碼管的段選端可以同時接到單片機的 I/O 口，位選端一對一的接到單片機的其 它 I/O 口 ，當位選信號選中某個數(shù)碼管時，那個數(shù)碼管就被點亮，而其它數(shù)碼管不亮。 STC12C5A60S2 的 P0口 與 3個鎖存器 相連， 其中一個鎖存器與四個四位數(shù)碼管的數(shù)碼管的A,B,C,D,E,F,G 和 DP， 順序可以根據(jù)硬件接線方便而定。 SHT15 傳輸時序和指令集 ]7[ 與 測溫模塊 167。 DATA 在 SCK 時鐘下降沿 到 來 之后改變狀態(tài)，并僅在 SCK 時鐘上升沿有效。 如果與 DTH91 通訊中斷，下列信號時序可以復位串口：當 DATA 保持高電平時，觸發(fā) SCK 時鐘 9 次或更多。它包括：當 SCK 時鐘高電平時 DATA 翻轉(zhuǎn)為低電平，緊接著 SCK 變?yōu)榈碗娖?，隨后是在 SCK 時鐘高電平時 DATA 翻轉(zhuǎn)為高電平。 數(shù)據(jù)傳輸和指令集 后續(xù)命令包含三個地址位（目前只支持“ 000”），和五個命令位。這個過程需要大約20/80/320ms ，分別對應(yīng) 8/12/14bit 測量。檢測數(shù)據(jù)可以先被存儲，這樣控制器可以繼續(xù)執(zhí)行其它任務(wù)在需要時再讀出數(shù)據(jù)。 用 CRC 數(shù)據(jù)的確認位，表明通訊結(jié)束。 表 41 命令集 167。 16 表 42 溫度轉(zhuǎn)換系數(shù) 為了補償濕度傳感器的非線性以獲取準確數(shù)據(jù)，建議使用如下公式 1 修正輸出數(shù)值： RHlinear = c1 + c2 .SORH + c3 .SORH2 c1,c2 和 c3 值如下表 43 所示。 17 167。（ 伏疊加之后 輸出的范圍為 0— 伏） 加了 1/2 比例電路后輸出的電壓是反向的，所以應(yīng)該要求再加一個反向電路使輸出的電壓在 05V 之間，再接入 AD 轉(zhuǎn)換之中。 167。 } value。 sbit SCK=P2^4。 /************************** 以 下 為 讀 寫 SHT15 濕 度 程 序**********************/ char s_write_byte(unsigned char value) { unsigned char i,error=0。 value) DATA=1。 //clk for SENSIBUS _nop_()。 _nop_()。 //clk 9 for ack error=DATA。 DATA=1。 //clk for SENSIBUS if (DATA) val=(val | i)。 //observe setup time SCK=1。 //pulswith approx. 5 us SCK=0。 //返回讀命令的值 } // void s_transstart(void) //transmission start { DATA=1。 23 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 } // void s_connectionreset(void) { unsigned char i。i9。 } char s_measure(unsigned char *p_value, unsigned char *p_checksum, unsigned char mode) { unsigned char error=0。 break。 } for (i=0。返回 error==1 錯誤。 //read the second byte (LSB) *p_checksum = s_read_byte(noACK)。 // for 12 Bit RH const float C3=。 // rh: Humidity [Ticks] 12 Bit float t=*p_temperature。 // t_C : Temperature [癈 ] t_C=t* 。 //cut if the value is outside of if(rh_true) rh_true=。 k = (log10(h)2)/ + (*t)/(+t)。 //T1 工作于方式 1 TH1=0xfd。 //串口工作 方式 1 SM1=1。 sbit we_choice1=P2^2。 //溫度