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正文內(nèi)容

數(shù)字溫濕度檢控器的硬件設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫吧資料

2025-06-30 21:26本頁面
  

【正文】 GROM與CGRAM的字型;ST7920A可以顯示三種字型 ,分別是半寬的HCGROM字型、CGRAM字型及中文CGROM字型。 圖210 LCD 8位并行連接時(shí)序圖2)圖211為串行連接時(shí)序圖。電源VDD +5V(內(nèi)置升壓電路,無需負(fù)壓),顯示內(nèi)容為128列 64行,與MCU接口采用8位或4位并行3位串行。K3: 通過對(duì)濕溫度進(jìn)行加; K4: 通過對(duì)溫濕度進(jìn)行減;K5: 通過對(duì)濕度上限設(shè)置;按鍵K6: 通過對(duì)濕度下限設(shè)置按鍵;K7: 通過在LCD12864上對(duì)設(shè)置界面和正常顯示界面進(jìn)行切換。圖29 按鍵連接其中各個(gè)按鍵作用:K1:通過對(duì)溫度上限設(shè)置按鍵。若所有列線均為高電平,則說明按鍵中無鍵按下,立即返回;若要有一I/O的電平為低,則表明鍵盤中有鍵被控下。 鍵盤輸入模塊的硬件設(shè)計(jì)鍵盤是由若干按鈕組成的開關(guān)矩陣,它是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的輸入設(shè)備,用戶能通過鍵盤向計(jì)算機(jī)輸入指令、地址和數(shù)據(jù)。它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí),且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能,其與單片機(jī)的連接電路如圖28所示。本系統(tǒng)直接用VCC來做電源供電。當(dāng) 大于Vcc1+ 時(shí),Vcc2 給DS1302 供電。 在雙電源系統(tǒng)中提供主電源,在這種運(yùn)用方式下 連接到備份電源,以便在沒有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)。 圖27 數(shù)據(jù)的讀寫三、DS1302 在測(cè)量系統(tǒng)中的硬件電路DS1302 與CPU 的連接僅需要三條線,即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。DS1302 與RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類,一類是單個(gè)RAM單元,共31 個(gè),每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8 位的字節(jié),其命令控制字為COH到FDH,其中奇數(shù)為讀操作,偶數(shù)為寫操作;再一類為突發(fā)方式下的RAM 寄存器,此方式下可一次性讀寫所有的RAM 的31 個(gè)字節(jié),命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。此外,DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。5. DS1302 的寄存器DS1302 共有12 個(gè)寄存器,其中有7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān),存放的數(shù)據(jù)位為BCD 碼形式。4. 數(shù)據(jù)輸入輸出在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫入DS1302,數(shù)據(jù)輸入從低位即位0 開始。上電運(yùn)行時(shí),在Vcc≥ 之前,RST必須保持低電平。當(dāng)RST為高電平時(shí),所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化,允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。3. 復(fù)位通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。位5至位1 指示操作單元的地址。DS1302 是DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品,與DS1202 兼容,但增加了主電源后背電源雙電源引腳,同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。采用三線接口與CPU 進(jìn)行同步通信,并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。這種記錄對(duì)長時(shí)間的連續(xù)測(cè)控系統(tǒng)結(jié)果的分析以及對(duì)異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找有重要意義。它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí),且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。圖26 DHT11與單片機(jī)的連接圖 ,并通過液晶來對(duì)實(shí)時(shí)濕度來顯示。其與單片機(jī)的連接是相當(dāng)簡(jiǎn)單的,其性能完全滿足設(shè)計(jì)要求。2. 濕度傳感器DHT11與89C52單片機(jī)的連接DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它與單片機(jī)的連接如圖25所示。傳感器我們采用了DS18B20單總線可編程溫度傳感器,來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的采集和轉(zhuǎn)換,直接輸出數(shù)字量,可以直接和單片機(jī)進(jìn)行通訊,大大簡(jiǎn)化了電路的復(fù)雜度。為降低熱傳導(dǎo),DHT11與印刷電路板其它部分的銅鍍層應(yīng)盡可能最小,并在兩者之間留出一道縫隙。因此在測(cè)量濕度時(shí),應(yīng)盡可能保證濕度傳感器在同一溫度下工作。在50到60℃和小于10%RH的濕度條件下保持2小時(shí)(烘干)隨后在20到30℃和大于70%RH的濕度條件下保持5小時(shí)以上。高濃度的化學(xué)污染會(huì)導(dǎo)致傳感器感應(yīng)層的徹底損壞。在一個(gè)純凈的環(huán)境中,污染物質(zhì)會(huì)緩慢地釋放出去。在非正常工作條件下長時(shí)間使用會(huì)加速產(chǎn)品的老化過程。返回正常工作條后,傳感器會(huì)緩慢地向校準(zhǔn)狀態(tài)恢復(fù)。5. 電氣特性如表22VDD=5V,T = 25℃??偩€為低電平,說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后,再把總線拉高80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開始,則DHT11沒有響應(yīng),,DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。總線空閑狀態(tài)為高電平,主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng),主機(jī)把總線拉低必須大于18毫秒,保證DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)。用戶MCU發(fā)送一次開始信號(hào)后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集,DHT11接收到開始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號(hào),。3. 串行接口(單線雙向)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(jù)格式,一次通訊時(shí)間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說明,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展,:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。傳感器上電后,要等待1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令。表21 傳感器濕度部分性能說明參數(shù)條件MinMax單位分辨率11RH%精度0~50℃177。其實(shí)物圖如圖23所示。產(chǎn)品為4 針單排引腳封裝。單線制串行接口,使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件,并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。斜率累加器預(yù)置比較計(jì)數(shù)器1=0計(jì)數(shù)器2=0低溫度系數(shù)晶振高溫度系數(shù)晶振預(yù)置溫度寄存器圖22 DS18B20測(cè)溫原理框圖二、溫濕度傳感器DHT11的介紹DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí),溫度寄存器的值將加1,計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入,計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí),停止溫度寄存器值的累加,此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變,所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。3. DS18B20工作原理圖22所示為DS18B20的工作原理圖,DS18B20的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與DS1820相同,只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同,且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。 (2)GND為電源地。DS18B20的外形實(shí)物如圖21所示。(9)負(fù)壓特性:電源極性接反時(shí),芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作。(7),12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字,速度更快。℃。(4)DS18B20在使用中不需要任何外圍元件,全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。(2)獨(dú)特的單線接口方式,DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。而且新一代產(chǎn)品更便宜,體積更小。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量,如:環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。2℃?!?。DS18B20和DS1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇,讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。2℃,適用于對(duì)性能要求不高,成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用,是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的!性能價(jià)格比也非常出色,DS1822與DS18B20軟件兼容,是DS18B20的簡(jiǎn)化版本??蛇x更小的封裝方式,更寬的電壓適用范圍。 DS18B20的特性DS18B20可以程序設(shè)定9~12位的分辨率,精度為177。因此,在溫度測(cè)量系統(tǒng)中,采用抗干擾能力強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些問題的最有效方案,新型數(shù)字溫度傳感器DS18B20具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線、可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測(cè)溫效果。在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量系統(tǒng)中,需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問題、多點(diǎn)測(cè)量切換誤差問題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問題等技術(shù)問題,才能夠達(dá)到較高的測(cè)量精度?,F(xiàn)在,新一代的DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)??刂颇K: 主要采用宏晶的STC89C52單片機(jī)做為主控部分。鍵盤輸入模塊:主要通過7個(gè)按鍵來完成對(duì)環(huán)境總體溫濕度控制設(shè)置。時(shí)鐘模塊: 采用時(shí)鐘芯片DS1302來完成時(shí)鐘部分。5)顯示用LCD12864液晶顯示實(shí)時(shí)溫度值,濕度值及時(shí)間,用TU、TD、HU、HD、UP 、DOWN、TH來對(duì)溫濕度上下限加減切換來處理。3)時(shí)間模塊就直接采用DS1302時(shí)鐘芯片。DS18B20器件經(jīng)軟件設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)高分辨率測(cè)量。根據(jù)以上分析,結(jié)合器件和設(shè)備等因素,確定如下方案: 1)采用STC89C52單片機(jī)作為控制器,分別對(duì)溫濕度采集、LCD12864顯示、溫濕度設(shè)定、報(bào)警調(diào)節(jié)裝置控制。根據(jù)以上論述,采用方案一。數(shù)碼管具有:低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化,對(duì)外界環(huán)境要求較低。方案二:采用多位LED七段數(shù)碼管分別顯示溫度,溫度的十位、個(gè)位和小數(shù)位。其主要顯示模塊有下面兩種方案: 方案一:采用液晶顯示屏和通用矩陣鍵盤。5)鍵盤與顯示模塊 根據(jù)題目要求,溫濕度要通過按鍵人工設(shè)定報(bào)警上下限,并能實(shí)時(shí)顯示溫度值、濕度值及時(shí)間。而DHT11測(cè)溫度
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