便携式温湿度测量仪设计与制作学士学位论文(编辑修改稿)

便携式温湿度测量仪设计与制作学士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

特触发器输入端的下拉电阻，在上电是 RST 和 VCC 的电压时相同的。 随着充电的减少， RST 的点位逐渐下降。 时间常数为电阻值与电容值的乘积 36  这个数值满足单片机的复位操作。 复位引脚外接一个复位按键。 按下按键时 RST 电压与 VCC相同。 本设计使用上电复位和按键复位结合。 北方民族大学学士学位论文 便携式温湿度测量仪的设计与制作 8 错误 !未找到引用源。 1 单片机晶振和复位电路图 电源电路 基于 LM2577 芯片设计升压型的稳压电路， LM2577 简单易用，功能完善的特点 [7]。 基本指标是输入为 3V 输出为稳定的 5V。 LM2577 典型运用电路如 2所示输出电压可由电阻 R9 和和 R10 确定，输出电压和电阻的关系式如下 VCC＝ （ 1＋ R１ 0／ R9） [8] 其中 是片内基准电压，确定电压时先固定 R9 后 R10 部分接一个滑动变阻器，这样就能调节输出电压在一个范围内的确定值。 但在电路设计中应尽可能减少可变动的值。 因为可变阻值会影响系统的稳定性。 因此将 R10 算出并用固定值代替。 根据上式 选用 R10= VCC=（１＋ ／ 2）＝ 北方民族大学学士学位论文 便携式温湿度测量仪的设计与制作 9 图 22 升压电路 显示电路 单片机 P0 口是一个 8 位漏极开路型准双向 I/0 端口 [9]，驱动拉电流负载需要接 10k 的上拉电阻。 将 12864 的 8 位 DB（数据地址线）接到 P0，功能控制引脚接到 P2 的其中 5 位。 12864 的第三引脚是控制液晶显示对比度，接在滑动变阻器上，可以调节显示的对比度。 19 脚和 20 脚分别是控制背光的正负极，使用三极管作为开关通过 控制。 原理图如图 23所示。 北方民族大学学士学位论文 便携式温湿度测量仪的设计与制作 10 图 23 液晶与单片机连接电路 通信电路 基于 MAX485 芯片设计 RS485 接口芯片用于完成将 TTL 电平转换为 RS485电平接口 [10]。 在设计输出电路时，必须想办法排除传输电路上的干扰问题，选择适合的线路特性阻抗。 不同的环境干扰源是不同的，实际情况会出现很多复杂的干扰，所以对 485 总线要采取一定的措施。 由于通信载体 是双绞线，它的特性阻抗为 120Ω左右 [11]，因此在设计电路时，应该在输出端 A， B之间接一个 120Ω的电阻，减少传输线对信号的干扰。 根据 MAX485 的性能，其接收器检查差分输出端 A 和 B。 当检测到 A端的电压减去 B端的电压不小于 200mV 时，则输出逻辑 1 A端的电压减去 B 端的电压不大于 200mV 时，则输出逻辑 0，其他情况确定 错误 !未找到引用源。 解决这个问题的办法是人为地使 A端电位高于 B 两端电位，这样 RXD 的电平在 485 总线不发送期间（总线悬浮时）呈现唯一的高电平 单片机 就不会被误中断而收到乱字符。 通过在 485 电路的 A、 B输出端加接上拉、 下拉电阻 R1 R13，即可很好地解决这个问题。 如图 24所示。 北方民族大学学士学位论文 便携式温湿度测量仪的设计与制作 11 图 24 RS485 电路图 存储芯片电路 24C16 芯片通过 I2C 协议和单片机通信。 I2C总线是两线式串行总线。 I2C 总线的主要优点是其简单性和有效性 [13]。 SCL 和 SDA 端口内部是漏极开路结构，所以均要接上拉电阻。 AT24C16 使用 I2C通信协议和单片机通信。 由于只扩展一片，地址引脚接地，电路图如 图 5 所示。 图 25 存储芯片与单片机连接电路图 北方民族大学学士学位论文 便携式温湿度测量仪的设计与制作 12 按键电路 按键采用中断触发方式，三个按键通过与门接到单片机外部中断 0，三个按键分别接 、 和 当任何一个按键按下均会触发中断，在中断服务程序中读取 、 和 的状态 然后进行相应的操作。 如 错误 !未找到引用源。 6 所示。 图 26 键盘电路图 传感器连接电路 SHT10 传感器数据线接到 ，时钟线接到。 在供电电源处接一个电容，目的是去藕。 如 图 7 所示。 北方民族大学学士学位论文 便携式温湿度测量仪的设计与制作 13 图 27 传感器与单片机连接电路图 系统总电路图 综合上面各个部分电路，得到测量仪的完整电路图，见附录 2。 北方民族大学学士学位论文 便携式温湿度测量仪的设计与制作 14 第 3章 软件设计 主程序 主程序主负责初始化和测量和显示。 一开始先调用初始化函数。 包括液晶初始化，定时器初始化，开中断等，然后调用测量程序进行测量。 最后将测量值和上下显示出来。 主程序流程图如图 31 所示。 图 31 主程序流程图 开 始调 用 初 始 化 程 序将 A T 2 4 C 1 6 的 值 赋给 上 下 限调 用 温 湿 度 测 量 程序调 用 温 湿 度 处 理 程序调 用 显 示 程 序 显 示测 量 值显 示 上 下 限显 示 汉 字 和 单 位上 传 当 初 测 量 值 和上 下 限北方民族大学学士学位论文 便携式温湿度测量仪的设计与制作 15 测量程序 启动传感器 首先通过一组时序来启动传感器，时序图如图 32 所示 :开始在钟线 SCK 低电平时，将数据线 DATA 拉高，等时钟线 SCK 到高电平时，将数据线 DATA 拉回低电平。 等 SCK 等下一个高电平到来时。 数据线 DATA 拉高。 图 32 SHT10 启动时序图 [14] 温度测量 上电后 SHT10 首先复位后才能启动，之后再测量。 复位操作为：数据线 DATA保持高电平，触发 9 次以上时钟。 测量时首先发一组命令表，命令表见表 31，结束后， DATA 线将数据线拉至低电平，并进入空闲状态，表明测量已经结束。 接着读两个字节的测量值 [15]。 DATA 线加粗部分由 SHT10 控制。 表 31 SHT10 指令表 [15] 北方民族大学学士学位论文 便携式温湿度测量仪的设计与制作 16 图 33 SHT10 时序图 [15] 测试值处理 相对湿度的计算 公式 [15]如下 RHlinear是相对湿度。 SORH是 12 位测量值。 C1 ,C2,C3 是常 数取值如，表 32所示。 表 32 湿度常数取值表 1 由于测试参考温度是 25OC，显然和实际的有一定差距，湿度会受到温度的影响，需要对其进行修正。 修正公式 [15]如下。 t1 和 t2是常数， Tc 是测量温度 , RH 是实际湿度取值见表 33。 表 33 湿度常数取值表 2 温度计算公式 [15]如下 北方民族大学学士学位论文 便携式温湿度测量仪的设计与制作 17 T 是实际温度， d1和 d2是常数取值见表 34， SOT是测量温度 14 位。 表 34 湿度常数取值表 在程序中具体实现如下 void calc_sth10(float *p_humidity ,float *p_temperature) { const float C1=。 // 12 位湿度精度 修正公式 const float C2=+。 // 12 位湿度精度 修正公式 const float C3=。 // 12 位湿度精度 修正公 式 const float T1=+。 // 14 位温度精度 5V 条件 修正公式 const float T2=+。 // 14 位温度精度 5V 条件 修正公式 float rh=*p_humidity。 // rh: 12 位 湿度 float t=*p_temperature。 // t: 14 位 温度 float rh_lin。 // rh_lin: 湿度 linear 值 float rh_true。 // rh_true: 湿度 ture 值 float t_C。 // t_C : 温度 ℃ t_C=t* 40。 //补偿温度 rh_lin=C3*rh*rh + C2*rh + C1。 //相对湿度非线性补偿 rh_true=(t_C25)*(T1+T2*rh)+rh_lin。 //相对湿度对于温度依赖性北方民族大学学士学位论文 便携式温湿度测量仪的设计与制作 18 补偿 if(rh_true100)rh_true=100。 //湿度最大修正 if(rh_true)rh_true=。 //湿度最小修正 *p_temperature=t_C。 //返回温度结果 *p_humidity=rh_true。 //返回湿度结果 ｝ 北方民族大学学士学位论文 便携式温湿度测量仪的设计与制作 19 温湿度测量子程序流程图 开 始启 动 传 感 器是 温 度 测 量 命令。 是 湿 度 测 量 命令。 测 量 温 度等 待 测 量读 取温 度 修 正测 量 湿 度等 待 测 量读 取温 度 修 正返 回YYNN 图 34 测量程序流程图 北方民族大学学士学位论文 便携式温湿度测量仪的设计与制作 20 显示程序 12864 的显示，首先写入水平和垂直坐标值，之后再写入数据。 流程图如图35 所示。 开 始设 置 起 始 坐 标开 左 右 半 屏开 使 能 端 和 送 写 信号送 代 码返 回是 否 送 完 1 6 次取 码 表 中 的 第 偶 数个 代 码设 置 起 始 坐 标开 左 右 半 屏开 使 能 端 和 送 写 信号送 代 码取 码 表 中 的 第 奇 数个 代 码Y 坐 标 加 1 NY 图 35 显示子程序流程图 北方民族大学学士学位论文 便携式温湿度测量仪的设计与制作 21 键盘程序 键盘使用中断触发，在中断服务程序中调用键盘扫描程序扫描 、 和 进行相应操作。 键盘扫描和处理子程序流程图如图 36 所示。 开 始S E T 键 是 否 按。