【文章內(nèi)容簡介】 特觸發(fā)器輸入端的下拉電阻，在上電是 RST 和 VCC 的電壓時相同的。隨著充電的減少， RST 的點位逐漸下降。時間常數(shù)為電阻值與電容值的乘積 36 ???? 這個數(shù)值滿足單片機(jī)的復(fù)位操作。復(fù)位引腳外接一個復(fù)位按鍵。按下按鍵時 RST 電壓與 VCC相同。 本設(shè)計使用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位結(jié)合。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 便攜式溫濕度測量儀的設(shè)計與制作 8 錯誤 !未找到引用源。 1 單片機(jī)晶振和復(fù)位電路圖 電源電路 基于 LM2577 芯片設(shè)計升壓型的穩(wěn)壓電路， LM2577 簡單易用，功能完善的特點 [7] ?；局笜?biāo)是輸入為 3V 輸出為穩(wěn)定的 5V。 LM2577 典型運(yùn)用電路如 2所示輸出電壓可由電阻 R9 和和 R10 確定，輸出電壓和電阻的關(guān)系式如下 VCC＝ （ 1＋ R１ 0／ R9） [8] 其中 是片內(nèi)基準(zhǔn)電壓，確定電壓時先固定 R9 后 R10 部分接一個滑動變阻器，這樣就能調(diào)節(jié)輸出電壓在一個范圍內(nèi)的確定值。但在電路設(shè)計中應(yīng)盡可能減少可變動的值。因為可變阻值會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此將 R10 算出并用固定值代替。根據(jù)上式 選用 R10= VCC=（１＋ ／ 2）＝ 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 便攜式溫濕度測量儀的設(shè)計與制作 9 圖 22 升壓電路 顯示電路 單片機(jī) P0 口是一個 8 位漏極開路型準(zhǔn)雙向 I/0 端口 [9]，驅(qū)動拉電流負(fù)載需要接 10k 的上拉電阻。將 12864 的 8 位 DB（數(shù)據(jù)地址線）接到 P0，功能控制引腳接到 P2 的其中 5 位。 12864 的第三引腳是控制液晶顯示對比度，接在滑動變阻器上，可以調(diào)節(jié)顯示的對比度。 19 腳和 20 腳分別是控制背光的正負(fù)極，使用三極管作為開關(guān)通過 控制。原理圖如圖 23所示。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 便攜式溫濕度測量儀的設(shè)計與制作 10 圖 23 液晶與單片機(jī)連接電路 通信電路 基于 MAX485 芯片設(shè)計 RS485 接口芯片用于完成將 TTL 電平轉(zhuǎn)換為 RS485電平接口 [10]。 在設(shè)計輸出電路時，必須想辦法排除傳輸電路上的干擾問題，選擇適合的線路特性阻抗。不同的環(huán)境干擾源是不同的，實際情況會出現(xiàn)很多復(fù)雜的干擾，所以對 485 總線要采取一定的措施。由于通信載體 是雙絞線，它的特性阻抗為 120Ω左右 [11]，因此在設(shè)計電路時，應(yīng)該在輸出端 A， B之間接一個 120Ω的電阻，減少傳輸線對信號的干擾。根據(jù) MAX485 的性能，其接收器檢查差分輸出端 A 和 B。當(dāng)檢測到 A端的電壓減去 B端的電壓不小于 200mV 時，則輸出邏輯 1 A端的電壓減去 B 端的電壓不大于 200mV 時，則輸出邏輯 0，其他情況確定 錯誤 !未找到引用源。 。 解決這個問題的辦法是人為地使 A端電位高于 B 兩端電位，這樣 RXD 的電平在 485 總線不發(fā)送期間（總線懸浮時）呈現(xiàn)唯一的高電平 單片機(jī) 就不會被誤中斷而收到亂字符。 通過在 485 電路的 A、 B輸出端加接上拉、 下拉電阻 R1 R13，即可很好地解決這個問題 。如圖 24所示。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 便攜式溫濕度測量儀的設(shè)計與制作 11 圖 24 RS485 電路圖 存儲芯片電路 24C16 芯片通過 I2C 協(xié)議和單片機(jī)通信。 I2C總線是兩線式串行總線。 I2C 總線的主要優(yōu)點是其簡單性和有效性 [13]。 SCL 和 SDA 端口內(nèi)部是漏極開路結(jié)構(gòu)，所以均要接上拉電阻。 AT24C16 使用 I2C通信協(xié)議和單片機(jī)通信。由于只擴(kuò)展一片，地址引腳接地，電路圖如 圖 5 所示。 圖 25 存儲芯片與單片機(jī)連接電路圖 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 便攜式溫濕度測量儀的設(shè)計與制作 12 按鍵電路 按鍵采用中斷觸發(fā)方式，三個按鍵通過與門接到單片機(jī)外部中斷 0，三個按鍵分別接 、 和 當(dāng)任何一個按鍵按下均會觸發(fā)中斷，在中斷服務(wù)程序中讀取 、 和 的狀態(tài) 然后進(jìn)行相應(yīng)的操作。如 錯誤 !未找到引用源。 6 所示。 圖 26 鍵盤電路圖 傳感器連接電路 SHT10 傳感器數(shù)據(jù)線接到 ，時鐘線接到 。在供電電源處接一個電容，目的是去藕。如 圖 7 所示。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 便攜式溫濕度測量儀的設(shè)計與制作 13 圖 27 傳感器與單片機(jī)連接電路圖 系統(tǒng)總電路圖 綜合上面各個部分電路，得到測量儀的完整電路圖，見附錄 2。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 便攜式溫濕度測量儀的設(shè)計與制作 14 第 3章 軟件設(shè)計 主程序 主程序主負(fù)責(zé)初始化和測量和顯示。一開始先調(diào)用初始化函數(shù)。包括液晶初始化，定時器初始化，開中斷等，然后調(diào)用測量程序進(jìn)行測量。最后將測量值和上下顯示出來。主程序流程圖如圖 31 所示。 圖 31 主程序流程圖 開 始調(diào) 用 初 始 化 程 序?qū)?A T 2 4 C 1 6 的 值 賦給 上 下 限調(diào) 用 溫 濕 度 測 量 程序調(diào) 用 溫 濕 度 處 理 程序調(diào) 用 顯 示 程 序 顯 示測 量 值顯 示 上 下 限顯 示 漢 字 和 單 位上 傳 當(dāng) 初 測 量 值 和上 下 限北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 便攜式溫濕度測量儀的設(shè)計與制作 15 測量程序 啟動傳感器 首先通過一組時序來啟動傳感器，時序圖如圖 32 所示 :開始在鐘線 SCK 低電平時，將數(shù)據(jù)線 DATA 拉高，等時鐘線 SCK 到高電平時，將數(shù)據(jù)線 DATA 拉回低電平。等 SCK 等下一個高電平到來時。數(shù)據(jù)線 DATA 拉高。 圖 32 SHT10 啟動時序圖 [14] 溫度測量 上電后 SHT10 首先復(fù)位后才能啟動，之后再測量。復(fù)位操作為：數(shù)據(jù)線 DATA保持高電平，觸發(fā) 9 次以上時鐘。測量時首先發(fā)一組命令表，命令表見表 31，結(jié)束后， DATA 線將數(shù)據(jù)線拉至低電平，并進(jìn)入空閑狀態(tài)，表明測量已經(jīng)結(jié)束。接著讀兩個字節(jié)的測量值 [15]。 DATA 線加粗部分由 SHT10 控制。 表 31 SHT10 指令表 [15] 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 便攜式溫濕度測量儀的設(shè)計與制作 16 圖 33 SHT10 時序圖 [15] 測試值處理 相對濕度的計算 公式 [15]如下 RHlinear是相對濕度。 SORH是 12 位測量值。 C1 ,C2,C3 是常 數(shù)取值如，表 32所示。 表 32 濕度常數(shù)取值表 1 由于測試參考溫度是 25OC，顯然和實際的有一定差距，濕度會受到溫度的影響，需要對其進(jìn)行修正。修正公式 [15]如下。 t1 和 t2是常數(shù)， Tc 是測量溫度 , RH 是實際濕度取值見表 33。 表 33 濕度常數(shù)取值表 2 溫度計算公式 [15]如下 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 便攜式溫濕度測量儀的設(shè)計與制作 17 T 是實際溫度， d1和 d2是常數(shù)取值見表 34， SOT是測量溫度 14 位。 表 34 濕度常數(shù)取值表 在程序中具體實現(xiàn)如下 void calc_sth10(float *p_humidity ,float *p_temperature) { const float C1=。 // 12 位濕度精度 修正公式 const float C2=+。 // 12 位濕度精度 修正公式 const float C3=。 // 12 位濕度精度 修正公 式 const float T1=+。 // 14 位溫度精度 5V 條件 修正公式 const float T2=+。 // 14 位溫度精度 5V 條件 修正公式 float rh=*p_humidity。 // rh: 12 位 濕度 float t=*p_temperature。 // t: 14 位 溫度 float rh_lin。 // rh_lin: 濕度 linear 值 float rh_true。 // rh_true: 濕度 ture 值 float t_C。 // t_C : 溫度 ℃ t_C=t* 40。 //補(bǔ)償溫度 rh_lin=C3*rh*rh + C2*rh + C1。 //相對濕度非線性補(bǔ)償 rh_true=(t_C25)*(T1+T2*rh)+rh_lin。 //相對濕度對于溫度依賴性北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 便攜式溫濕度測量儀的設(shè)計與制作 18 補(bǔ)償 if(rh_true100)rh_true=100。 //濕度最大修正 if(rh_true)rh_true=。 //濕度最小修正 *p_temperature=t_C。 //返回溫度結(jié)果 *p_humidity=rh_true。 //返回濕度結(jié)果 ｝ 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 便攜式溫濕度測量儀的設(shè)計與制作 19 溫濕度測量子程序流程圖 開 始啟 動 傳 感 器是 溫 度 測 量 命令 ？是 濕 度 測 量 命令 ？測 量 溫 度等 待 測 量讀 取溫 度 修 正測 量 濕 度等 待 測 量讀 取溫 度 修 正返 回YYNN 圖 34 測量程序流程圖 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 便攜式溫濕度測量儀的設(shè)計與制作 20 顯示程序 12864 的顯示，首先寫入水平和垂直坐標(biāo)值，之后再寫入數(shù)據(jù)。流程圖如圖35 所示。 開 始設(shè) 置 起 始 坐 標(biāo)開 左 右 半 屏開 使 能 端 和 送 寫 信號送 代 碼返 回是 否 送 完 1 6 次取 碼 表 中 的 第 偶 數(shù)個 代 碼設(shè) 置 起 始 坐 標(biāo)開 左 右 半 屏開 使 能 端 和 送 寫 信號送 代 碼取 碼 表 中 的 第 奇 數(shù)個 代 碼Y 坐 標(biāo) 加 1 NY 圖 35 顯示子程序流程圖 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 便攜式溫濕度測量儀的設(shè)計與制作 21 鍵盤程序 鍵盤使用中斷觸發(fā)，在中斷服務(wù)程序中調(diào)用鍵盤掃描程序掃描 、 和 進(jìn)行相應(yīng)操作。鍵盤掃描和處理子程序流程圖如圖 36 所示。 開 始S E T 鍵 是 否 按