基于PICl6F877单片机的温湿度检测控制器.doc

题目：基于PICl6F877单片机的温湿度检测控制器 1、选题意义 随着科学技术和社会的发展，工业制造以及生活居住对环境的要求越来越高：制造大规模集成电路需要极高的空气洁净度，高级餐厅等场所需要人性化的温度调节。因此，对温、湿度和一些基本数据的监测和控制已成为对提高生产水平与环境舒适度的重要技术。PIC单片机(Peripheral Interface Controller)是由 美国Microchip公司推出的，由于它的硬件系统设计便捷、指令系统设计精炼、采用精简指令集和哈佛总线结构，拥有速度高、功率低、驱动电流大及控制能力强等优点，能满足用户的各种需要，因此得到广泛的应用。本文提出一种采用PIC单片来设计实现的测量和控制系统。 2、系统设计方案 单片机的接口信号是数字信号，要想用单片机获取温湿度等非电信号的信息，必须使用温度传感器将温度信号转换为电流或电压信号输出。如果转换后的电流或电压信号输出是模拟信号，还必须进行A／D转换，以满足单片机接口的需要。通过四个按键进行温度的输入调整，LCD实现温度的显示。 该系统设计内容分成两大部分：温湿度的测量和控制。 温湿度测量部分 如图：由传感器，信号调理前端，A/D转换等组成 b）温湿度控制回馈部分’ 控制回馈，就是控制核心MCU根据采集的数据，通过特定的算法判断当前的状态，并输出相应的指令来 控制特定的模块以控制温湿度。系统结构框图如图所示。 c) PIC单片机PICl6F877 PICl6F877是美国微芯公司的一款中端产品，它的程序存储器是Flash型的，内置了EEPROM，而且这个EEPROM存取并不是使用12C通信模式，而是以存储器映像寄存器的方式来控制存取的，使用更加方便。在A／D转换方面，分辨率提高到了10 bit，而SSP模块是完整的MSSP，它的好处就是支持i2c通信模式下作为主控制器件时的硬件控制能力。微芯公司还专门为PICl6F87X系列单片机设计了一套小巧廉价的在线调试工具套件，即MPLAB． 3、硬件模块设计 1) 温度传感器DSl8820 DSl8820是美国达拉斯(Dallas)公司的单线数字温湿度传感器芯片，与传统的热敏电阻不同，DSl8820可直接将被测温湿度转换为串行数字信号供单片机处理。测温范围从一55～125℃，且在一10～85℃之间精度为±0．5℃，可以程序设定9—12 bit的分辨率。DSl8820通过一个单线接口发送或接收信息，因此在单片机和DSl8820之间仅需一条连接线(加上地线)，用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，无须外部电源。另外，每片DSl8820都有一个独特的片序列号，所以多片DSl8820可以同时连载到一根单线总线上，这一特性在HVAC环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程检测和控制等方面非常有用。 2）单总线技术 单片机与外设之间数据传输常用的是12C总线(采用同步串行两线：时钟线、数据线)和SPI总线(采用同步串行三线)。DSl8820采用单总线技术，既可以传输时钟，又可以双向传输数据。单总线技术适用于单主机系统，单主机能够控制多个从机设备，它们之间的控制和数据交换都由这根线完成。由于只有一根线通信，所以必须采用严格的主从结构，只有当主机呼叫从机时，从机才能应答，主机访问每个单线期间必须严格遵循单线命令的序列，如果命令序列混乱，单线器件不会响应主机。 3）系统硬件电路图如下 图中u2是DSl8820，U3是三端稳压块MC78L05，因为PICl6F877需要5 V的电压，而从外部输入的电压为12 V，所以还要有分压，电位计起分压的作用。图中u1的PROTC口作为LCD芯片MDLSl6265B的控制信号，PROTD口作为数据口MDLSl6265B的DB0。DB7相连HJ。RCO口通过一个反向器SN7404和运放LF353把电压从5 V放大到24 V，驱动固态继电器JGX．5F工作。 4、软件模块设计 1)温湿度检测部分 检测电路的软件部分采用模块化程序设计，系统各个模块的具体功能都是通过子程序调用实现的，主要包括数据采集子程序、显示子程序等模块，主程序流程图如下： 2）控制部分 5、参考文献 [1] 吴鹏.MATLAB高效编程技巧与应用：25个案例分析[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2010 [2] 王俊杰, 曹丽等.传感器与检测技术[M].北京:清华大学出版社, 2011:85-99 [3] 吴学忠, 肖定邦, 李圣怡.电容式微加速度计的闭环检测技术研究[J].传感技术学报, 2006,19(4):1097-1099