【文章內容簡介】 。校準系數(shù)以程序的形式儲存在 OTP 內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。產品為 4 針單排引腳封裝，連接方便，具有極低的功耗、超小的體積，信號傳輸距離可達 20 米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 3 系統(tǒng)硬件電路設計8圖 數(shù)據采集電路技術參數(shù)：(1)供電電壓： ~ DC(2)輸 出： 單總線數(shù)字信號(3)測量范圍： 濕度 2090%RH， 溫度 0~50℃(4)測量精度： 濕度+5%RH， 溫度+2 ℃(5)分 辨 率： 濕度 1%RH， 溫度 1℃(6)互 換 性： 可完全互換 ，(7)長期穩(wěn)定性： 177。1%RH/年。DATA 用 于 微 處 理 器 與 DHT11 之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據格式，一次通訊時間 4ms 左右，數(shù)據分小數(shù)部分和整數(shù)部分，具體格式在下面說明，當前小數(shù)部分用于以后擴展，現(xiàn)讀出為零。操作流程如下: 一次完整的數(shù)據傳輸為 40bit,高位先出。 數(shù)據格式：8bit 濕度整數(shù)數(shù)據+8bit 濕度小數(shù)數(shù)據+ 8bit 溫度整數(shù)數(shù)據+8bit 溫度小數(shù)數(shù)據+8bit 校驗和數(shù)據傳送正確時校驗和數(shù)據等于“8bit 濕度整數(shù)數(shù)據+ 8bit 濕度小數(shù)數(shù)據+8bit 溫度整數(shù)數(shù)據+ 8bit 溫度小數(shù)數(shù)據”所得結果的末 8 位。用戶 MCU 發(fā)送一次開始信號后，DHT11 從低功耗模式轉換到高速模式，等待主機開始信號結束后,DHT11 發(fā)送響應信號，送出 40bit 的數(shù)據,并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分數(shù)據。從模式下， DHT11 接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集，如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號， DHT11 不會主動進行溫濕度采集。采集數(shù)據后轉換到低速模式。通訊過程如圖 所示。重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 3 系統(tǒng)硬件電路設計9圖 dht11 通訊過程信號 DS18B20電路設計 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器技術參數(shù)：(1)適應電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù)據線供電；(2)獨特的單線接口方式，DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊；(3) DS18B20 支持多點組網功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網多點測溫；(4)DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內；(5)溫范圍－55℃～+125℃，在10～+85℃時精度為177。℃；(6)可編程 的分辨率為 9～12 位，對應的可分辨溫度分別為 ℃、℃、℃和 ℃，可實現(xiàn)高精度測溫；(7)在 9 位分辨率時最多在 內把溫度轉換為數(shù)字，12 位分辨率時最多在 750ms 內把溫度值轉換為數(shù)字，速度更快；(8)測量結果直接輸出數(shù)字溫度信號，以一線總線串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力；(9)負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。如圖 所示為 DS18B20 的硬件電路圖。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleN umber R evisio nSizeBD ate: 3Jun 2 013 Sh eet of File: H : \業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)\業(yè)業(yè)業(yè)\MyD esign1 .d db D raw n B y:V CC 1I/O 2G ND 3C 9D S18 B2 0DS18B20業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)V CCP1 5圖 DS18B20 電路圖重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 3 系統(tǒng)硬件電路設計10DS18B20 的溫度檢測與數(shù)字數(shù)據輸出全集成于一個芯片之上，從而抗干擾力更強。其一個工作周期可分為兩個部分，即溫度檢測和數(shù)據處理。DS18B20 時序圖如圖 (a)(b)(c)所示。(a)(b)(c)圖 （a）復位時序（b）寫時序（c）讀時序 液晶顯示電路設計本系統(tǒng)地液晶顯示采用帶中文字庫的 LCD12864。 LCD12864 概述如圖 所示，本系統(tǒng)地液晶顯示采用帶中文字庫的 LCD12864，液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，在有電的時候就顯示，這樣即可以顯示出圖形，也可以顯示出漢字。液晶顯示屏具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅動、易于實現(xiàn)全彩色顯示等特點。目前已經被廣泛應用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、PDA 移動通信工具等眾多領域當中。重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 3 系統(tǒng)硬件電路設計11帶中文的 12864 液晶屏是一種具有 4 位/8 位并行，2 線或三線串行的漢字圖形點陣液晶顯示模塊?？梢燥@示漢字和圖形，其顯示分辨率為 12864，內置 8192 個 16*16 點漢字，和 128 個 16*8 點 ASCII 字符集，可構成全中文的人機交互圖形界面。它的低電壓低功耗是其又一顯著特點。由它構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序12864 都要簡潔得多，并且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。圖 液晶顯示電路字符顯示的 RAM 的地址與 32 個字符顯示區(qū)域有著一一對應的關系，其對應關系如表 所示。表 字符顯示位置 80H 81H 82H 83H 84H 85H 86H 87H90H 91H 92H 93H 94H 95H 96H 97H88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 8EH 8FH98H 99H 9AH 9BH 9CH 9DH 9EH 9FH LCD12864 基本特性(1) 低電源電壓（VDD:++）；(2) 顯示分辨率:12864 點 ；(3) 與 MCU 接口：8 位或 4 位并行/3 位串行；(4) 2MHZ 時鐘頻率 ；(5) 內置 DCDC 轉換電路，無需外加負壓 ；(6) 驅動方式：1/32DUTY，1/5BIAS ；(7) 內置 128 個 168 點陣字符 ；(8) 內置漢字字庫，提供 8192 個 1616 點陣漢字(簡繁體可選) ；(9) 背光方式：側部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/5—1/10 ；(10) 視角方向：6 點 ；(11) 無需片選信號，簡化軟件設計；重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 3 系統(tǒng)硬件電路設計12(12) 顯示方式：STN、半透、正顯 ；(13) 工作溫度: 0℃ +55℃ ,存儲溫度: 20℃ +60℃。模塊引腳說明表 128X64HZ 引腳說明引腳號 引腳名稱 方向 功能說明1 VSS 模塊的電源地2 VDD 模塊的電源正端3 V0 LCD 驅動電壓輸入端4 RS(CS) H/L 并行的指令/數(shù)據選擇信號；串行的片選信號5 R/W(SID) H/L 并行的讀寫選擇信號；串行的數(shù)據口6 E(CLK) H/L 并行的使能信號；串行的同步時鐘7 DB0 H/L 數(shù)據 08 DB1 H/L 數(shù)據 19 DB2 H/L 數(shù)據 210 DB3 H/L 數(shù)據 311 DB4 H/L 數(shù)據 412 DB5 H/L 數(shù)據 513 DB6 H/L 數(shù)據 614 DB7 H/L 數(shù)據 715 PSB H/L 并/串行接口選擇：H并行；L串行16 NC 空腳17 /RET H/L 復位 低電平有效18 NC 空腳19 LED_A 背光源正極（LED+5V）20 LED_K 背光源負極（LEDOV） 按鍵電路設計按鍵是用來設置模式選擇功能的。這里采用普通按鍵，按鍵原理：上下兩張薄膜，涂有導電橡膠電路，中間有個薄膜，帶孔，用于隔離兩張帶有導電橡膠的薄膜。按鍵在孔的位置，按下按鍵的時候，兩張帶導電橡膠的薄膜透過中間的圓孔，接通電路，通過芯片編碼，輸出。 設計選用原則，設置四個按鍵：主界面(mode) 鍵、 up 鍵、dn 鍵和 ent 鍵，其連接的端口是單片機的 PP21 、P2P32，如圖 所示。重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 3 系統(tǒng)硬件電路設計13圖 按鍵接口電路如圖 所示，選用最常見，亦最常用的聲音提示方式——蜂鳴器，連接的端口是 P14，當 P14 發(fā)出低電壓信號，三極管導通，蜂鳴器響。壓電式蜂鳴器主要是由壓電蜂鳴片、多諧振蕩器、共鳴箱及阻抗匹配器、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由集成電路或晶體管構成。當接通電源后（~15V 直流工作電壓） ，多諧振蕩器起振，輸出~ 的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片是由鈮鎂酸鉛或鋯鈦酸鉛等壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面都鍍上銀電極，經老化和極化等處理后，再與不銹鋼片或黃銅片粘在一起。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 31May2022 Sheet of File: C:\Users\Administrator\Desktop\cui\業(yè)業(yè)業(yè)\ By:U3BUZZERQ18550R8P14VCC業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)圖 蜂鳴器電路本系統(tǒng)主要是控制溫濕度范圍，根據設計要求，用空氣加熱器來實現(xiàn)加熱功能，用半導體制冷片來實現(xiàn)降溫功能，用加濕器來實現(xiàn)加濕功能。再根據實際的要求來確定所選的器件的功率。 溫度控制電路設計 本設計用加熱片來實現(xiàn)加熱功能，用制冷片來實現(xiàn)降溫功能，用單片機來重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 3 系統(tǒng)硬件電路設計14驅動空氣加熱器與半導體制冷片，二者都要焊接一個驅動電路來驅動?？諝饧訜崞骱喗椋嚎諝饧訜崞魇侵饕獙怏w流進行加熱的電加熱設備?？諝饧訜崞鞯陌l(fā)熱元件為不銹鋼電加熱管，加熱器內腔設有多個折流板（導流板） ，引導氣體流向，延長氣體在內腔的滯留時間，從而使氣體充分加熱，使氣體加熱均勻，提高熱交換效率?？諝饧訜崞鞯募訜嵩讳P鋼加熱管，是在無縫鋼管內裝入電熱絲，空隙部分填滿有良好導熱性和絕緣性的氧化鎂粉后縮管而成的。當電流通過高溫電阻絲的時候，產生的熱通過結晶氧化鎂粉向加熱管表面擴散，再傳遞到被加熱空氣中去，以達到加熱的目的。 半導體制冷片簡介：致冷器件是由半導體所組成的一種冷卻裝置，其工作原理是由直流電源提供電子流所需的能量，通上電源后，電子負極()出發(fā)，首先經過 P 型半導體，于此吸熱量，到了 N 型半導體，又將熱量放出，每經過一個 NP 模塊，就有熱量由一邊被送到令外一邊造成溫差而形成冷熱端。冷熱端分別由兩片陶瓷片所構成，冷端要接熱源，也就是欲冷卻之。利用冷端面來冷卻，而熱端面散出的熱量則必需靠風扇來排出。本設計限于條件的限制，不能實現(xiàn)預期的功能，因此在具體設計時需要用一些電路以及使用條件較為簡單的元器件來代替上述的元件，用加熱片來模擬加熱過程，采用小風扇和步進電機來模擬降溫過程，當需要降溫時，電機和小風扇同時開啟。如圖 為加熱控制驅動電路，如圖 是降溫控制驅動電路。圖 加熱控制電路圖 降溫控制電路重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 3 系統(tǒng)硬件電路設計15 濕度控制電路設計本設計預計采用電加熱式加濕器，熱蒸發(fā)型加濕器也叫電加熱式加濕器，其工作原理是將水在加熱體中加熱到 100℃，產生蒸汽，用電機將蒸汽送出。電加熱式加濕器是技術最簡單的加濕方式。 電加熱式加濕器工作原理：是根據電流通過電阻產生熱，電能轉換為熱能的原理，加熱管浸沒與水中，長生熱量，從而使水沸騰變成水汽。ADR 型電加熱式加濕器創(chuàng)造一個加濕環(huán)境的三個過程：(1) 產生水汽：通過電加熱使水沸騰產生水汽；(2) 控制：通過加濕器配有的微機控制蒸汽的產生和供應；(3) 傳播：通過蒸汽擴散裝置把水蒸汽送入空氣處理機或風管內的氣流。限于條件的限制，本設計采用步進電機模擬加濕過程，可以用普通uln2022 芯片驅動，也可以接成 2 相使用 可以配套開發(fā)板使用，直接插接，方便使用 步進電機在開發(fā)板上使用，電壓為 DC5V—DC12V，步進角度： x 1/64。步進電機簡介：步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。也就是當步進驅動器接收到一個脈沖信號后，它就會驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的步進角（及角度） ?？梢酝ㄟ^控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的；同時還可以通過控制脈沖個來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。由于步進電機的驅動電流較大，單片機不能直接驅動，一般都是使用 ULN2022 達林頓陣列驅動。ULN2022 概述與特點 ：ULN2022 是高耐壓、大電流達林頓陳列，由七個硅 NPN 達林頓管組成。 該