車載溫濕度檢測系統(tǒng).doc

車載溫濕度檢測系統(tǒng)作為一個巡檢系統(tǒng)，有著控制系統(tǒng)的小車能保證巡檢系統(tǒng)按照我們要求的路線和合適的速度來前進監(jiān)控，非常好的完成了作為載體的任務，接下來就是要在該載體上安裝溫濕度檢測系統(tǒng)了，通過這個系統(tǒng)來完成對環(huán)境溫度和濕度的探測。溫濕度檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)組成如下所示：該系統(tǒng)包括電源，傳感器，數(shù)字處理部分和顯示部分幾個功能塊。將SHTll采集到的溫度和濕度經(jīng)過數(shù)字處理并顯示出來。51系統(tǒng)硬件設計溫濕度檢測系統(tǒng)的核心器件就是傳感器，所以在這里我們選用瑞士產(chǎn)的SHTll傳感器。溫濕度傳感器SHTll將溫度感測、濕度感測、信號變換、AD轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個芯片上，其內(nèi)部結構如圖52所示。該芯片包括一個電容性聚合體濕度敏感元件和一個用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號，該電信號首先進入微弱信號放大器進行放大；然后進入一個14位的AD轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號。SHTll在出廠前，都會在恒濕或恒溫環(huán)境中進行校準，校準系數(shù)存儲在校準寄存器中；在測量過程中，校準系數(shù)會自動校準來自傳感器的信號。此外，SHTll內(nèi)部還集成了一個加熱元件，加熱元件接通后可以將SHTll的溫度升高5口左右，同時功耗也會有所增加。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗證兩個傳感器元件的性能。在高濕(95 RH)環(huán)境中，加熱傳感器可預防傳感器結露，同時縮短響應時間，提高精度。加熱后SHTll溫度升高、相對濕度降低，較加熱前，測量值會略有差異。硬件設計主要以AT89C5l作為主要處理器，以此來擴展外圍電路，主要包括溫濕度傳感器檢測，和顯示部分。SHTll通過二線數(shù)字串行接口來訪問，所以硬件接口電路非常簡單。需要注意的地方是：DATA數(shù)據(jù)線需要外接上拉電阻，VDD和GND中間加一個01驢的濾波電容，時鐘線SCK用于微處理器和SHTll之間通信同步，由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，所以對SCK最低頻率沒有要求；當工作電壓高于5礦時，SCK頻率最高為10肋，而當工作電壓低于45礦時，SCK最高頻率則為l肋，SHTll的DATA和SCK腳直接送入AT89C51的P1O和P11口，在AT89C51中處理完后將數(shù)據(jù)通過其P00，P01，P02口送入顯示驅(qū)動芯片MAX7219，并通過MAX7219來驅(qū)動數(shù)碼顯示管來顯示采集到的溫度和濕度，MAX7219是美國MAXIM公司研制的緊湊型、串行輸入、串行輸出、共陰極新型LED顯示驅(qū)動器。它一片芯片可以驅(qū)動多達8位7段LED顯示器、條型圖形、或64個單個LED。其片內(nèi)有BCD譯碼器、多路復用掃描電路、段和數(shù)字驅(qū)動器、以及存貯每個數(shù)字的88靜態(tài)RAM。所有LED的段電流設定只需一個外部電阻來完成。其硬件電路圖如下：圖53硬件電路圖2系統(tǒng)軟件設計21溫濕度測量部分軟件設計微處理器是通過二線串行數(shù)字接口與SHTll進行通信的。通信協(xié)議與通用的12C總線議是不兼容的，因此需要用通用微處理器IO口模擬該通信時序。微處理器對SHTll控制是通過5個5位命令代碼來實現(xiàn)的，命令代碼的含義如表5一l所示。.DATA在SCK時鐘下降沿之后改變狀態(tài)并僅在SCK時鐘上升沿有效。SHTll上電后進入休眠模式，首先應發(fā)送一個“啟動時序，喚醒芯片，即在ScK為高時使DATA由高電平變?yōu)榈碗娖?，并在下一個SCK為高時將DATA升高，時序圖如下所示。微控器發(fā)出測量命令后就等待測量完成，為表明測量完成，SHTll將數(shù)據(jù)線拉成低電平。微控器重新啟動SCK，SHTll就傳送兩字節(jié)的測量數(shù)據(jù)與一字節(jié)的CRC數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)的順序是從最高位(MSB)到最低位(LSB)。微控器接收到每個字節(jié)后，必須將數(shù)據(jù)線拉成低電平，為每個字節(jié)產(chǎn)生應答信號ACK。CRC寄存器通過計算一個多項式(X8+X5+X4)之和來判定測量過程是否發(fā)生錯誤，一旦發(fā)現(xiàn)錯誤，微控器就發(fā)送軟啟動命令，重新進行測量。如果不使用CRC一8校驗，微控器可以在測量值KSB后保持應答信號ACK高電平，來終止通信。522顯示部分軟件設計MAX7219是SPI總線驅(qū)動方式，要想與MAX7219通信，首先要先了解MAX7219的控制字，MAX7219的控制字格式如表52。工作時，MAX7219規(guī)定一塊接收16位數(shù)據(jù)，在接收的16位數(shù)據(jù)中：D15D12可以與操作無關，可以任意寫入。D11D8決定所選通的內(nèi)部寄存器地址，D7D0為待顯示數(shù)據(jù)或是初始化控制字。如表2所示。在CLK脈沖作用下。DIN的數(shù)據(jù)