【正文】 5].李建設(shè) .低功耗低成本溫濕度測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì) [J].節(jié)能， 20xx，（ 05） [6].譚浩強(qiáng) . C 程序設(shè)計(jì) .北京：清華大學(xué)出版社 , [7].孟臣 ,李敏 .數(shù)字式溫濕度傳感器原理與應(yīng)用 [J].世界電子元器件 ,20xx (8):66268. [8] 繆玉珍 .SHTIO溫濕度檢測(cè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及故障分析 [J]. 日用電器， 20xx(6)： 28～30. [9] 郭亮 .基于 Si4432的無(wú)線射頻收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，20xx(11)： 38～ 41. [10] 宗曉萍，劉巍 .無(wú)線溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]. 河北工業(yè)科技 ,20xx,27(6):500～ 502. [11].JacbMillman,ArvinGrabel:Microeletronics,2ndEdition,McGrawHill,Inc.,1988 [12].Atmel [ EB/ OL]. (20xx 01 07) [20xx 08 14]. [13] Nordic VLSI ASA. nRF905 Product Specification[S].Norway： Nordic VLSI ASA，20xx. 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 附錄 一 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 附錄二 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 附錄三 （ 1）主程序（溫濕度采集數(shù)據(jù)發(fā)送板） include include include include uint i,wendu=0,shidu=0。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的， 傾注了 孔慶鵬 老師大量的心血。實(shí)現(xiàn)了 對(duì)溫濕度采集的數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸與接收。所以我設(shè)置成每隔一定時(shí)間發(fā)送一次數(shù)據(jù)，結(jié)果成功了。后來(lái)仔細(xì)核對(duì)了官方 demo程序和閱讀了數(shù)據(jù)手冊(cè)，發(fā)現(xiàn)每次發(fā)射完必須重新設(shè)置成發(fā)射模式才行。然后用示波器觀察，有明顯的方波出現(xiàn)，說(shuō)明單 片機(jī)能夠正常工作。 因?yàn)闊o(wú)線模塊比較昂貴和精密，所以我一開(kāi)始是斷開(kāi)無(wú)線模塊和單片機(jī)連接的。兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 從單板上連線最 密集的區(qū)域開(kāi)始布線。元件擺放盡量對(duì)其平行， 要 美觀大方。 該軟件 目前是國(guó)內(nèi)從事電路設(shè)計(jì)的工程師和技術(shù)人員主要使用的電路設(shè)計(jì)軟件之一，是 PCB 設(shè)計(jì)高端用戶最常用的工具軟件 。 如圖 53。 其次，浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的優(yōu)化和液晶顯示程序也是需要注意的地方。 圖 410 引腳連接圖 本設(shè)計(jì)中由于 無(wú)線 模塊電源要求質(zhì)量很高，雖然在前級(jí)板已經(jīng)做過(guò)電源濾波措施，在獲取 電源后，仍采用 電容濾波的結(jié)構(gòu)有效濾波。 nRF401無(wú)線收發(fā)芯片所需外圍元件較少，并可直接對(duì)接 單片機(jī)串口 。C) d2(176。 圖 47 通信復(fù)位時(shí)序 信號(hào)轉(zhuǎn)換 濕度的非線性補(bǔ)償請(qǐng)參閱圖 48為獲得精確的測(cè) 量數(shù)據(jù)，建議用以下公式進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。微控制器需要通過(guò)下拉DATA為低電平以確認(rèn)每個(gè)字節(jié)。 SHTl0通過(guò)在第 8個(gè) SCK時(shí)鐘的下降沿之后，將 DATA拉低來(lái)指示正確接收到命令。在微控制器向 SHTl0傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程中，必須保證數(shù)據(jù)線在時(shí)鐘線的高電平段內(nèi)穩(wěn)定。 ℃ 供電電壓 表 41 溫濕度采集的芯片的對(duì)比 SHT10 與微控制器的連接 SHTl0與微控制器的連接，即為 SHTl0的串行接口電路與微控制器的連接。微小的體積、極低的功耗，使 SHT10成為各類應(yīng)用的首選。 選擇三： SHT10屬于 Sensirion溫濕度傳感器家族中的貼片封裝系列。 選擇 溫濕度傳感器芯片時(shí)，一般都選擇 SHT10 溫濕度傳感器， DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器， SHTl5 單片、多用途的智能溫濕度傳感器。 由于本系統(tǒng)是便攜式設(shè)備，功耗要求嚴(yán)格，顯示的內(nèi)容較多， 故選擇液晶類顯示器為比較好的選擇。 LED 顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由 LED 矩陣 塊組成。這些段分別由字母 a,b,c,d,e,f,g,dp 來(lái)表示。 ⑥ 極低功耗 ARMEGA48 可以采用 ISP 方式下載程序。 圖 42 電 平 轉(zhuǎn)換電路 微控制器系統(tǒng) MCU 系統(tǒng) 本系統(tǒng)核心控制器是 ATMEGA48。對(duì)于固定電壓版本，可采用更小的電容，具體可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用確定。電路原理如圖 41 所示 。基于以上背景，提出 一種基于 ATMEGA48 單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集及無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)包括電源模塊、 MCU控制模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、液晶顯示模塊、按鍵控制模塊等電路組成。 （ 2） 接收天線是接收系統(tǒng)的最前端，直接影響著接收機(jī)的接收靈敏度和后端的解調(diào)處理，它的制作至關(guān)重要。 主要問(wèn)題有兩部分：首先是硬件電路，包括 SHT10 和 ATMEGA48 的接口以及單片機(jī)的其他相關(guān)電路，使用 PCB 設(shè)計(jì)電路元器件圖以及 PCB 板，并最終焊接好電路。 物聯(lián)網(wǎng)方面，客戶希望一塊紐扣電池可以為傳感器供電達(dá) 4年之久，另外多種傳感器的組網(wǎng)和無(wú)線傳輸方式也是一個(gè)問(wèn)題。目前，阻礙智能手機(jī)廠商采用溫濕度傳感器的主要原因，可能并非來(lái)自傳感器本身。近代人類發(fā)明了廉價(jià)的高頻傳輸線纜 (射頻線 )，為了追求完美的信息傳輸質(zhì)量，兼顧原有的無(wú)線設(shè)備，無(wú)線方式有線傳輸開(kāi)始流行。 RF射頻通訊的發(fā)展及現(xiàn)狀 射頻 (簡(jiǎn)稱 RF)射頻就是射頻電流，它是一種高頻交流變化電磁波的簡(jiǎn)稱。 ② ARM處理器共有 37個(gè)寄存器，被分為若干個(gè)組 (BANK)，這些寄存器包括： 31個(gè)通用 寄存器，包括程序計(jì)數(shù)器 (PC指針 )，均為 32位的寄存器。因此我選擇了 基于 Si4432的溫濕度采集電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題。 溫濕度記錄儀是將溫濕度參數(shù)進(jìn)行測(cè)量并按照預(yù)定的時(shí)間間隔將其儲(chǔ)存在內(nèi)部存儲(chǔ)器中，在完成記錄功能后將其聯(lián)接到 PC機(jī) 。 本項(xiàng)目的硬件設(shè)計(jì)任務(wù)包括：設(shè)計(jì)目標(biāo)，主機(jī)以及溫濕度采集模塊的器件選型以及原理圖設(shè)計(jì)， PCB板的設(shè)計(jì)指示，測(cè)試以及調(diào)試。 信息工程學(xué)院本科畢業(yè)論文 題 目 基于 Si4432 的溫濕度采集電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 誠(chéng) 信 承 諾 我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《 高靈敏度授時(shí)信號(hào)接收系統(tǒng) 》均系本人獨(dú)立完成，沒(méi)有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。 接收板：以 ATMEGA88作為主控制芯片使無(wú)線射頻收發(fā)器 SI4432所接收到的溫濕度 的 數(shù)據(jù)顯示在 LCD1602顯示屏上， 省去了冗長(zhǎng)且鋪設(shè)不便的通訊電纜。時(shí)至今日，由于我們不再滿足于溫濕度的測(cè)量，尤其是一些場(chǎng)所的監(jiān)控直接要求實(shí)時(shí)記錄其全過(guò)程溫濕度變化，并依據(jù)這些變化認(rèn)定儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的安全性，導(dǎo)致了新的溫濕度測(cè)量?jī)x器 —— 溫濕度記錄儀的誕生 。在 IAR 開(kāi)發(fā)環(huán)境下編寫和編譯傳感器節(jié)點(diǎn)程序，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集溫濕度信號(hào)及傳感 器節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸功能 . 雖然國(guó)內(nèi)外探測(cè)溫濕度的儀器已是種類繁多，各式各樣，但用于各種場(chǎng)合的需要，及其對(duì)探測(cè)成本的限定，使得有些場(chǎng)合仍不能有一套屬于自身的溫度探測(cè)系統(tǒng)。到目前為止， RISC體系結(jié)構(gòu)也還沒(méi)有嚴(yán)格的定義，一般認(rèn)為， RISC體系結(jié)構(gòu)應(yīng)具有如下特點(diǎn)：采用固定長(zhǎng)度的指令格式，指令歸整、簡(jiǎn)單、基本尋址方式有 2～ 3種；使用單周期指令，便于流水線操作執(zhí)行；大量使用寄存器，數(shù)據(jù)處理指令只對(duì)寄存器進(jìn)行操作，只有加載／存儲(chǔ)指令可以訪問(wèn)存儲(chǔ)器，以提高指令的執(zhí)行效率。 Thumb指令集為 ARM指令集的功能子集，但與等價(jià)的 ARM代碼相比較，可節(jié)省 30%～ 40%以上的存儲(chǔ)空間，同時(shí)具備 32位代碼的所有優(yōu)點(diǎn)。 無(wú)線傳輸發(fā)展了近二百年，形成了大量的用戶和產(chǎn)品群，但是，由于氣候的變化和地表障礙物的影響，不能傳輸完美的信息?，F(xiàn)在這些消費(fèi)電子產(chǎn)品中普遍包含的傳感器有加速度傳感器、陀螺儀等，其實(shí)溫濕度傳感器在里面也有很 好的應(yīng)用。隨著傳感器價(jià)格的持續(xù)降低，相信未來(lái)不只是高端手機(jī)，包括中、低端的智能手機(jī)都會(huì)考慮加入這一功能。 技術(shù)指標(biāo)： （ 1） 工作 頻率： 433MHz；（ 2） 無(wú)線傳輸距離： 200m。 要解決的問(wèn)題 （ 1） 基于 SI4432 的溫濕度采集電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)最關(guān)鍵部分是如何把 SHT10 溫濕度檢查芯片上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到顯示屏上面還有就是 SI4432無(wú)線發(fā)射接收的一個(gè)穩(wěn)定性。 圖 31 溫濕度測(cè)量板 無(wú)線溫濕度檢測(cè)的 接收顯示板框圖如圖 32所示。比如現(xiàn)代電力系統(tǒng)向著高電壓大機(jī)組、大容量的方向發(fā)展，對(duì)電力系統(tǒng)供電可靠性的要求越來(lái)越高，由于絕大多數(shù)的電力設(shè)備長(zhǎng)期 在高電壓、大電流和滿負(fù)荷的條件下運(yùn)行，導(dǎo)致熱量集結(jié)加劇，如果不對(duì)溫度的變化采取有效的監(jiān)測(cè)措施，將會(huì)危及電力設(shè)備的安全運(yùn)行 。兩者互補(bǔ)， 獲得較大濾波頻段。為了確保 AMS1117的穩(wěn)定性 ,對(duì)可調(diào)電壓版本 ,輸出需要連接一個(gè)至少 22μ F的鉭電容。 故 采用 獲取 電壓 ， 如圖 42 所示 。 ⑤ I/O口與封裝： 23個(gè)可編程的 I/O口線 ； 32引腳 TQFP封裝與 32引腳 MLF封裝。它 實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成 8 字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是 8 個(gè) LED。目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色。漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），根據(jù)在 LCD 上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)??直到 所有的點(diǎn)陣碼 顯示完就可以 LCD 上得到一個(gè)完整漢字 ，常見(jiàn)的如 12864 液晶 ,5110 液晶都能顯示漢字。 溫濕度傳感器是指能將溫度量和濕度量轉(zhuǎn)換成容易被測(cè)量處理的電信號(hào)的設(shè)備或裝置。極大方便了溫濕度傳感器在嵌入式測(cè)控領(lǐng)域的應(yīng)用，因而該傳感器在數(shù)字式溫濕度測(cè)控領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。兩線制的串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)整，使外圍系統(tǒng)集成變得快速而 簡(jiǎn)單。 ℃ 177。即微控制器可以在 SCK的高電平段讀取有 效數(shù)據(jù)?！?00000101’表示相對(duì)濕度測(cè)量，杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 ‘ 00000011’表示溫度測(cè)量。校驗(yàn)字節(jié)保證任何通信錯(cuò)誤都將被檢測(cè)并且被清除掉。當(dāng) DATA保持高電平時(shí)，觸發(fā) SCK時(shí)鐘9次或更多，在下一個(gè)命令之前，發(fā)送一個(gè)“啟動(dòng)傳輸時(shí)序”。F) 5V 4V 3V SOT d1 (176。它采用 FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，并采用 PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好，發(fā)射功率最大可達(dá) 10dBm，接收靈敏度最大為 105dBm，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)20Kbps，工作電壓在 +3～ 5V之間。 如 圖 410。單片機(jī)與無(wú)線模塊的通信是 SPI通信，控制方式簡(jiǎn)單，傳輸速度快。初始化程序主要功能是對(duì) SI4432 的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行初始化，比如設(shè)置發(fā)送接收方式為 FIFO 模式 ；設(shè)置發(fā)送載波頻率為 434MHZ， 頻偏 為 30KHz。 PADS 軟件 是MentorGraphics 公司的電路原理圖和 PCB 設(shè)計(jì) 工具軟件 。同時(shí)元件的布局要求均衡，疏密有序，不能頭重腳輕。 PCB 板的 布線 （ 1）關(guān)鍵信號(hào)線優(yōu)先：電源、摸擬小信號(hào)、高速信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和同步信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)優(yōu)先，布線 密度優(yōu)先原則：從單板上連接關(guān)系最復(fù)雜的器件著手布線。 （ 6） 輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾，必要時(shí)應(yīng)加地線隔離。然后開(kāi)始分模塊調(diào)試。為了進(jìn)一步確認(rèn)單片機(jī)系統(tǒng)能正常工作，我用 ICCAVR 寫了一個(gè)測(cè)試小程序燒進(jìn)單片機(jī)，即讓單片機(jī)的一個(gè)閑置管腳不斷輸出高低電平。一開(kāi)始是只亮一次，這讓我百思不得其解。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)不能將 SHT10 檢測(cè)程序和數(shù)據(jù)發(fā)射程序放在同一個(gè) while 循環(huán)。該系統(tǒng)電路實(shí)用，設(shè)計(jì)合理 、 體積小 。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 致謝 一學(xué)期下來(lái) ，論文終于順利地完成。 你們的幫助、你們的關(guān)心，是我永遠(yuǎn)不會(huì)忘記的財(cái)富，謝謝大家。 // t_C : Temperature [161。 error+=SHT10_MEASURE_TEMP(amp。 timer1_init()。 uchar TEMP_H,TEMP_L。感謝和我一起生活四年的室友，在我遇到不解時(shí)，是你們和我不斷討論，遇到挫折時(shí)，不斷鼓勵(lì)我。另外 在 盡量接近應(yīng)用 IC 電源入口處一般都要接上一個(gè)去耦電容，在防止芯片工作產(chǎn)生的噪聲竄入其他電路的同時(shí)還為器件起到一定的穩(wěn)定供電作用 ，數(shù)字信號(hào)線和模擬信號(hào)線盡量分開(kāi) 布線，然后中間用 0 歐姆電阻 共同接地，都可以減小 互 相 干擾，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 電路的理論設(shè)計(jì)和實(shí)際制作都非常的重要。接收模塊這邊接收兩個(gè)八位數(shù)據(jù)，再次還原成整型并且顯示，成功。接下來(lái)是測(cè)試接收模塊，同樣發(fā)現(xiàn)只能接收一次，所以我很快找出相同類 型的錯(cuò)誤，就是每次接收完數(shù)據(jù)后要將無(wú)線模塊再次設(shè)置