低功耗温湿度检测仪的硬件设计论文.doc

低功耗温湿度检测仪的硬件设计毕业论文 目 录 摘 要 1 Abstract 2 1 绪论 5 2 系统总体方案设计 6 3 系统硬件设计 7 3.1传感器检测部分的设计 7 3.1.1温度测量电路 7 3.1.2湿度测量电路 8 3.2 AT89C52芯片性能与引脚介绍 9 3.3 单片机最小系统的实现 13 3.4 模数转换的选择与简介 16 3.5 按键选择与简介 18 3.6 时钟芯片选择与简介 19 3.7 上拉电阻 21 3.8 液晶显示器简介 21 4 软件设计部分 23 4.1 Proteus软件介绍 23 4.2 Keil C软件介绍 24 5 系统低功耗设计 25 5.1 设计思路 25 5.2 AT89C52的低功耗措施 25 5.3 分块间断供电 26 6 系统仿真 26 7 结束语 29 致 谢 30 参考文献 31 附 录 32 附录一 硬件设计主电路图 32 附录二 检测主程序程序 33 附录三 温度采集程序 37 附录四 A/D转换程序 42 附录五 英语文献翻译 49 绪论 温湿度和人类的生活、生产有着密切的关系，同时还是工业生产中最常见的最基本的工艺参数。而温湿度集散控制技术通常是利用温湿度传感器采集信号，然后将模拟信号进行A/D变换，传送给微处理器(下位机)进行处理、运算，最后下位机将运算结果上传给控制中心(上位机)，并由控制中心控制驱动机、机等设备进行自动控温控湿，达到最终控温控湿精度要求。本文介绍了一种通用型温湿度检测仪，它运用单片A/D转换、造价低、性能稳定、控制精度高使用灵活操作简便等特点，可独立作为一般的温湿度测量仪表使用，也可多台联网，配合PC机作为一套集数据采集、控制存储一体的高性能的温湿度控制系统使用。充分利用单片机自身资源，具有高性能、低功耗可编程小型便携等优点，可广泛应用于诸多领域的湿温度一体化测量。 2 系统总体方案设计 本设计设计了一个只能化的低功耗温湿度测量应用系统。该系统以单片机AT89C52作为控制核心，以数字式温度传感器DS18B20、电容式湿度传感器HS1101作为测量元件，构成温湿度测量系统，同时设计了能给系统提供稳定工作电压的电源电压。除此之外，采集到的数据是通过RS-232总线上传给工业控制计算机进行进一步处理的。系统设计方案如下图所示： （图2.1 系统方案图) 3 系统硬件设计 系统硬件设计主要包括传感检测和单片机外围电路设计。其中传感检测部分的设计包括温度测量电路和湿度测量电路;单片机外围电路部分的设计包括时钟电路、复位电路、电源电路、独立式键盘输入电路、显示电路等。 3.1　传感器检测部分的设计 3.1.1 温度测量电路 本设计采用的是Dallas公司1-W ire系列的高精度数字式温度传感器DS18B20,可直接与单片机相连,采用电源供电方式,其测量电路如图3.1所示。此时,DS18B20的第1脚接地,第2脚作为信号线,第3脚接电源,AT89C52通过P2. 7口对DS18B20进行控制,读取DS18B20所测得的温度。单片机与DS18B20之间进行应答来采集温度参数,先将与DS18B20的连线电平拉低480μs以上,将DS18B20复位,再进行操作。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时,总线上必须有上拉电阻Rp,上拉开启时间最长为500ms,即先向DS18B20发送指令,跳过ROM后发出转换温度的指令,然后初始化后读取温度,将读到的温度通过液晶显示显示出来。电路图如下： （图3.1 温度测量电路) 一、DS18B20单片机的技术性能描述1． 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯2. 测温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃3. 工作电源: 35V/DC；4. 在使用中不需要任何外围元件5. 测量结果以912位数字量方式串行传送独特的一线接口只需要一条口线通信多点能力，简化了分布式温度传感应用无需外部元件可用数据总线供电，电压范围为3.0 V至5.5 V 无需备用电源测量温度范围为-55 至+125 ℃。温度传感器可编程的分辨率为912位 温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒 用户可定义非易失性温度报警设置 应用范围包括恒温控制工业系统消费电子产品温度或任何热敏感系统温度的读取DS18B20在出厂时以配置为12位，读取温度时共读取16位，所以把后11位的2进制转化为10进制后在乘以0.0625便为所测的温度，还需要 （图3.2 湿度测量电路) 湿度传感器 HS1101基于独特工艺设计的电容元件，这些相对湿度传感器可以大批量生产。可以应用于，车厢内空气质量控制，家电，工业控制系统等。在需要湿