【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0 0RD WR8910U 3 C7 4H C 0 0V C C 圖 24 顯示模塊電路 電路中的 HS12864 是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器 ,它主要由行驅(qū)動(dòng)器 /列驅(qū)動(dòng)器及 128 64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示，也可以顯示 8 4個(gè) (16 16 點(diǎn)陣 )漢字。 主要技術(shù)參數(shù)和性能： (1).電源： VDD： +5V； 模塊內(nèi)自帶 10V 負(fù)壓，用于 LCD 的驅(qū)動(dòng)電壓。 (2).顯示內(nèi)容： 128(列 ) 64(行 )點(diǎn) (3).全屏幕點(diǎn)陣 (4).七種指令 (5).與 CPU 接口采用 8 位數(shù)據(jù)總線并行輸入輸出和 8 條控制線 (6).占空比 1/64 (7).工作溫度： 10℃～ +50℃，存儲(chǔ)溫度： 20℃～ +70℃ 在顯示電路中，單片機(jī)的 RD、 WR、 端口通過由“與非門”構(gòu)成的輔助電路與 HS12864 的 E 端口相連，來控制顯示模塊對(duì)單片機(jī)送來數(shù)據(jù)的操作；而 口控制顯示器顯示內(nèi)容，即數(shù)據(jù)或指令；來自 ， 的指令選擇顯示器左右半屏的信號(hào)。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 2. 語(yǔ)音報(bào)警電路 1 2 3 4ABCD4321DCBAR 5 04 7KC 2 80 .1 uS P E A K E R 1S P E A K E RV C CQ7N P N _1R 1 410P 1. 0I N K 9 圖 25 語(yǔ)音報(bào)警電路 報(bào)警電路主要由電源、放大器、濾波電路和揚(yáng)聲器組成。當(dāng)溫濕度檢測(cè)儀檢測(cè)到的相對(duì)濕度超過用戶設(shè)定的上下限時(shí)，單片機(jī)通過 口輸出語(yǔ)音信號(hào)使報(bào)警電路發(fā)出警報(bào)。 語(yǔ)音報(bào)警電路如圖 25。 3. 串行通信模塊 1 2 3 4ABCD4321DCBAV C CC1 11 0 u F / 2 5 vC1 01 0 u F / 2 5 vC9 1 0 u F / 2 5 vC8 1 0 u F / 2 5 v162738495J1D B 912345687 109U3P r o 3 1B 3 .T M P _ 23 2 C _4 3P 3. 1 / T X DP 3. 0 / R X D 圖 26 與 PC 通信電路 與 PC 通信電路 如圖 26， 檢測(cè)儀與 PC 機(jī)通信采用 RS232 串行接口。RS232 是 PC 機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口，它被定義為一種河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 在低速率串行通訊中增加通 訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。 RS232 采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。由于其發(fā)送電平與接收電平的差僅為 2V 至 3V 左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15 米，最高速率為 20kb/s。 RS232 是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為 3～ 7kΩ，所以 RS232 適合本地設(shè)備之 間的通信。 RS232 是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)的 ,而 TTL 是用高低電平來表示邏輯狀態(tài)的 ,因此 ,為了能夠同 PC機(jī)接口或終端的 TTL器件連接 ,必須在 RS232與 TTL 電平之間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換 .這里利用 MAX232 完成電平轉(zhuǎn)換工作。 MAX232芯片是 MAXIM 公司生產(chǎn)、包行兩路接收器和驅(qū)動(dòng)器的 IC 芯片，適用于各種EIA232C 和 。 MAX232 芯片內(nèi)部有一個(gè)電壓變換器，可以把輸入的 +5V 電源電壓變換成為 RS232 所輸出電平所需的電壓。所以，采用此芯片的串行通信系統(tǒng)只需單一的 +5V 電源就可以了。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第 3章 溫 濕度檢測(cè)儀 的軟件設(shè)計(jì) 167。 主程序模塊設(shè)計(jì) 主程序是控制和管理的核心，主要完成在系統(tǒng)上電后進(jìn)行定時(shí) 和中斷 開始顯示開機(jī)界面有鍵按下嗎？溫度檢測(cè)嗎？溫度檢測(cè)溫度顯示濕度檢測(cè)嗎？濕度檢測(cè)濕度顯示數(shù)據(jù)通信嗎？數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束NOY E SY E SY E SY E SNONONO 圖 31 主程序流程圖 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 處理操作的初始化。它的內(nèi)容包括主程序的起始地址，中斷服務(wù)程序的起始地址，有關(guān)內(nèi)存單元及相關(guān)部件的初始化和一些子程序調(diào)用等等。主程序設(shè)計(jì)框圖如上 圖 31。 主程序初始化的具體內(nèi)容包括：時(shí)間中斷的初始化、外部中斷源的初始化、單片機(jī) I/O 口初始化、串行通信中斷的初始化、 RAM 初始化， LCD 初始化。然后對(duì)溫 度和濕度進(jìn)行檢測(cè)并將結(jié)果顯示在 LCD 上。 167。 溫濕度檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì) 167。 溫度檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì) 該檢測(cè)儀的溫度檢測(cè)部分使用的 AD590 是一種由所在環(huán)境溫度決定的恒流輸出器件，其輸出特性為： I=Kt t 式中 I 為 AD590 輸出電流信號(hào)，單位為 1uA 電流。 t 為絕對(duì)溫度，單位為 K。 Kt為轉(zhuǎn)換系數(shù)，單位為 1uA/K。 AD590 輸出電流信號(hào)經(jīng)電阻 R 轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，其電壓為： VR = Kt R t VR從 ADC 口輸入到單片機(jī)中，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，成為數(shù)字量 VT。 溫度檢測(cè)模塊程序 如圖 32， 首先讀取測(cè)量電路的溫度電 壓 VT，并將這一電壓信號(hào)作為溫度轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行電壓→溫度轉(zhuǎn)換，具體轉(zhuǎn)換方法為：把經(jīng)過 A/D 的所得的數(shù)字電壓值 VT作如下計(jì)算 T = KT（ VTV0） 式中 T 為需要測(cè)量的環(huán)境實(shí)際溫度值，參數(shù) V0為環(huán)境溫度為 0℃時(shí) A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量電壓值，參數(shù) KT為環(huán)境溫度與 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)字量電壓的轉(zhuǎn)換系數(shù)： KT = 1/( Kt R15)。它們均作為常量存儲(chǔ)在單片機(jī)的片內(nèi)數(shù)據(jù) EEPROM 中。由于 V0、 KT準(zhǔn)確與否直接影響溫度測(cè)量的精度，可通過以下方法進(jìn)行校正： 用其它高精度的測(cè)溫儀測(cè)量環(huán)境溫度 T1，輸入本儀表，單片機(jī)同時(shí)記 錄下相應(yīng)的 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)字量 V1。當(dāng)環(huán)境溫度從 T1 變化到 T2時(shí)，重復(fù)以上過程，單片機(jī)同時(shí)記錄下相應(yīng)的 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)字量 V2。為保證校準(zhǔn)精度，環(huán)境溫度應(yīng)在 25℃左右變化，并且變化的范圍盡可能大一些。儀表的應(yīng)用軟件根據(jù) KT=（ T1T2） /（ V1V2）和 V0=VT1T1/KT計(jì)算出 KT和 V0 的值，并存儲(chǔ)在單片機(jī)河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 的 EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，既完成該儀表的溫度測(cè)量精度的校正。儀表的應(yīng)用軟件系統(tǒng)配置有專用的服務(wù)子程序完成此項(xiàng)工作，僅 僅 需按儀表的 LCD 顯示器的提示完成有關(guān)操作。 開始返回溫度傳感電路電壓讀取溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換初始化溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)溫度顯示測(cè)溫結(jié)束嗎？Y E SNO 圖 32 溫度檢測(cè)模塊程序流程圖 溫度檢測(cè)模塊程序流程如圖 32， 該模塊程序最后將計(jì)算得到的溫度值送入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并調(diào)用 LCD 顯示程序?qū)h(huán)境溫度顯示出來，然后返回主程序繼續(xù)下面的操作。 167。 濕度檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì) 1. 程序欲解決問題分析 濕度測(cè)量電路是由濕度傳感器 THS11 和 NE555 構(gòu)成的振蕩電路組成。濕度傳感器 THS11 的電容值隨溫度的變化導(dǎo)致振蕩器的振蕩頻率發(fā)生變化，所以可以通過測(cè)量振蕩器輸出頻率，獲得相對(duì)濕度值。 實(shí)驗(yàn)得出振蕩電路的輸出頻率（ f）與環(huán)境溫度（ T）的關(guān)系曲線， 如圖河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 33所示： 圖 33 振蕩頻率 f 與溫度 T 的關(guān)系曲線 由上圖可知，在環(huán)境相對(duì)濕度不變的條件下，溫度和振蕩頻率呈近似的線性關(guān)系，所以忽略非線性誤差不影響測(cè)量的精度。 當(dāng)環(huán)境中的相對(duì)濕度不同時(shí)， 相同溫度條件下的振蕩頻率差異比較大，且這種差異是非線性的。 要準(zhǔn)確地測(cè)量濕度，必須對(duì)振蕩頻率作溫度補(bǔ)償。 從圖 33 可以看出，對(duì)于不同的環(huán)境濕度，振蕩頻率的溫度補(bǔ)償系數(shù)也是不同的。研究表明，相對(duì)濕度為 X%RH 時(shí)振蕩頻率的溫度補(bǔ)償系數(shù)（Δ fRHX）與相對(duì) 濕度為 0%RH 時(shí)振蕩頻率的溫度補(bǔ)償系數(shù)（Δ f RH0）具有如下關(guān)系： Δ fRHX=Δ f RH0 (fRH/fRH0) 式中Δ f RH0的值為 297/65（ Hz/℃）； fRH0是溫度為 0℃時(shí)相對(duì)濕度為 0%RH 的振蕩頻率，其值為 7588（ Hz）； fRHX 是溫度為 0℃時(shí)相對(duì)濕度為 X%RH 的振蕩頻率。 實(shí)驗(yàn)得出相對(duì)濕度（ RH）與濕度傳感電路輸出的振蕩頻率（ f）在環(huán)境溫度為 25℃時(shí)的關(guān)系曲線，如 圖 34 所示 ： 圖 34 在 25℃時(shí) 相對(duì)濕度 RH與振蕩率 f的關(guān)系曲線 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 表 31 給出了該關(guān)系曲線上的 10 個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。從圖 3 可以看出，相對(duì)濕度在 20%RH— 80%RH 范圍內(nèi)線性度較好，兩端的線性較差。 表 31 在 25℃環(huán)境溫度時(shí)相對(duì)濕度（ RH）與振蕩頻率（ f）的關(guān)系 相對(duì)濕度（R H ） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100輸出頻率（f ） 7473 7344 7219 7092 6967 6840 6710 6575 6435 6291 6133 顯然，振蕩頻率受環(huán)境濕度的影響比較大。當(dāng)相對(duì)濕度值升高時(shí)，振蕩器輸出頻率會(huì)隨之降低，而且它們之間的這種變化是非線性的。如果我們將檢測(cè)到頻率直接送給顯示器顯示的話，得到的結(jié)果將與環(huán)境中的實(shí)際濕度值存在很大差別，無法達(dá)到性能指標(biāo)中 所要求的測(cè)量精度和分辨力。但是由上面的關(guān)系，可以采用軟件的方法進(jìn)行溫度補(bǔ)償和線性化處理，來實(shí)現(xiàn)高精度地測(cè)量相對(duì)濕度。 2. 程序設(shè)計(jì)方案 經(jīng)過以上分析可知，濕度檢測(cè)模塊程序需要完成將來自傳感電路的濕度頻率 f 轉(zhuǎn)換為相對(duì)濕度的工作。由于振蕩頻率隨環(huán)境相對(duì)濕度變化是非線性的，這給濕度轉(zhuǎn)換帶來了困難，因此需要對(duì)其進(jìn)行線性化處理。同時(shí)，相對(duì)濕度受環(huán)境溫度的影響比較大。不同溫度條件下，在同一測(cè)量場(chǎng)合測(cè)得的濕度差異很大，所以還需要對(duì)測(cè)量頻率作溫度補(bǔ)償。具體方案 如 圖 35。 在濕度檢測(cè)模塊程序的開始，首先讀取經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換 的相對(duì)濕度的振蕩頻率 fo，并 把得到的相對(duì)濕度頻率值存儲(chǔ)于 ADuC812 的一個(gè)變量單元中。 然后讀取溫濕度檢測(cè)儀測(cè)得的環(huán)境溫度值 T，根據(jù)溫度補(bǔ)償系數(shù)計(jì)算出應(yīng)該補(bǔ)償?shù)念l率，補(bǔ)償后的頻率值為 f =fo+(25T) △ f RH0 (fRH/ f RH0) 線性化處理： 首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的相對(duì)濕度與振蕩頻率關(guān)系曲線，將測(cè)量范圍內(nèi)的濕度 RH 劃分為 N 等份，每份為△ RH，每個(gè)濕度分隔點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率值設(shè)為 fn。然后把頻率曲線上相鄰的兩點(diǎn)依次用直線相連，就得到一條新的濕度 頻率曲線，它與實(shí)際曲線幾乎重合在一起，所以可以使用 該曲線產(chǎn)生進(jìn)行線性化處理。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 開始讀入振蕩頻率f測(cè)量環(huán)境溫度T頻率f溫度補(bǔ)償頻率f T的線性化處理,計(jì)算出相對(duì)濕度值結(jié)束 圖 35 濕度檢測(cè)模塊程序流程圖 在線性化處理之前，需要在單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器里存儲(chǔ)一個(gè)頻率表，即由 fn組成的數(shù)據(jù)表格。因?yàn)榫€性化處理的過程中需要將實(shí)測(cè)頻率與 fn進(jìn)行多次比較。 生成頻率表之后就可以進(jìn)行線性化處理了。線性化處理程序子程序流程圖如 36 所 示 。 程序首先從存儲(chǔ)器中讀取溫度補(bǔ)償過的頻率 f,把它賦給一個(gè)事先定義好的變量。同時(shí)取出△ RH，定義計(jì)數(shù)量 n,分別存入不同變量。 接下來就要對(duì)比較次數(shù) n 賦初值 (n=0),根據(jù)變 量 n 去 ADuC812 的 ROM 中的頻率表中取出頻率值 f0，然后將溫度補(bǔ)償過振蕩頻率 f 與從表中取得的表頻率 f0 作減法運(yùn)算，并檢查相減結(jié)果是否大于 0。如果差值大于 0，則說明測(cè)得頻率超出檢測(cè)儀的測(cè)量范圍，轉(zhuǎn)入報(bào)告出錯(cuò)子程序，告訴用戶出錯(cuò)。如果兩者差值小于 0，則將 n 值加 1，繼續(xù)拿 f 與 fn 作比較。如果（ ff1）的值大于 0，說明實(shí)測(cè)頻率在濕度 頻率曲線的第一段內(nèi)，這時(shí)的環(huán)境濕度值：RH=△ RH (f f0)/( f1 f0)。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 讀取濕度的頻率 f對(duì)記數(shù)次數(shù) n 賦初值 0從數(shù)據(jù)表中 f 0從數(shù)據(jù)表中讀取 fnn + 1取 △ RH 存入變量中存取 RH 并送顯RH = RHn 1 + ( f fn 1 )/( fn fn 1 ) △ RHf fo 0 ?f fn 0 ?開始結(jié)束報(bào)告超出檢測(cè)下限YYNN 圖 36 線性化處理程序流程 圖 這里需要說明的是， f 與 f0 的比較是非常必要的。因?yàn)檫@一比較涉及到，檢測(cè)儀報(bào)錯(cuò)功能，更重要的是接下來的頻率比較必須以第一次比較為參考。在設(shè)計(jì)之初，我們想跳過與 f0 的比較，這樣程序也簡(jiǎn)單一點(diǎn)。但是后來分析發(fā)現(xiàn)如果不進(jìn)行這一比較會(huì)影響到儀表的正常工作。當(dāng) f 落在 f1 之前時(shí)，檢