便携式温湿度计设计说明书(6.3)

毕业论文2007届便携式温湿度计学生姓名****学号院系工学院机电系专业指导教师完成时间2便携式温湿度计摘要设计了一种携带方便的温湿度检测仪表，它具有体积小、功耗低、适应性强等特点。设计中采用低功耗的P89LPC922单片机配合相应的电源管理程序，它除了正常于工作方式外，还工作于空闲模式、掉电模式和完全掉电模式三种节电模式，在采样和显示的间隔时间内切换到相应的节电模式，通过多种手段降低了MCU系统的平均功耗。使用了微功耗的SHT11数字式温湿度传感器，它采用独特的CMOSensTM技术，具有数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换的特点。使用段式LCD做显示器。使用串行接口的DS1302做时钟芯片。采用锂电池配合高性能的LDO为系统提供了稳定、高效的电源。通过对系统中各模块的功耗控制，实现了系统微功耗的要求，在3.6V/2AH的锂电池供电下可以连续工作两年。并且温度检测精度可达0.4℃，湿度检测精度为+3%RH。关键词便携式温湿度计；微功耗；电源管理；SHT11；P89LPC9223DESIGNOFPortableHygrometerAndThermometerABSTRACTPortableHygrometerandtempmeterisaportabledetectionoftemperatureandhumiditygauges,itisofsmallsize,lowpowerconsumption,Featuressuchasadaptability.Thedesignofalow-powermicroprocessorP89LPC922correspondingpowermanagementprocedures,andtheuseofmicro-powerconsumptionSHT11digitaltemperatureandhumiditysensor,strutsLCD,DS1302clockchip,Implementationofthesystem-powerrequirements,3.6V/2AHlithiumbatterypowercanworkforthenexttwoyears.Temperaturemeasurementaccuracyupto0.4°C,humiditymeasurementaccuracyof+3%RH.SHTI1uniqueCMOSensTMtechnologywiththedigitaloutputfromtesting,calibration-free,fromtheexternalcircuitandthewholeexchangecharacteristics.P89LPC922additiontothenormalworkstylesstillidlemodePower-offmodeandcompletelypoweroffmodepowersavingmodethree,Samplingshowsthatthetimeintervalcorrespondingtotheswitchingpowersavingmode,whichwillreducetheaveragesystempowerconsumption.Lithiumbatterieswithhigh-performancesystemsforLDOprovidesastable,efficientpower.Thispaperprovidesdetaileddescriptionsofsuchportabletemperaturehumidiometerdesign.KEYWORDSPortableHygrometer;MicroPower;Power;SHT11;P89LPC9224目录中文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2英文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.61设计说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．91.1结构框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．91.2仪表功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．91.3技术指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92各模块方案论证与比较．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.1控制系统核心．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.2显示电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.3传感器选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.4电池的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.5稳压电源电路的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．132.6外部时钟芯片的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．132.7其它．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．133理论分析计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.1系统功耗预估算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.1湿度补偿计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.2温度补偿计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．153.2露点计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．164各个模块的电路设计与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．174.1MCU小系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．174.2温湿度传感器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．194.3DS1302．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．214.4电源．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．225软件选用及算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．236程序设计结构框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．246.1主程序结构框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．247系统调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2557.1MCU小系统调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．257.2SHT11使用的调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．257.3DS1302使用的调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．258注意事项．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．269主要测试工具及元器件清单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．279.1主要元器件清单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．279.2主要测试工具．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．279.3测试数据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2710设计总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．311.系统原理图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．312.软件源程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3161.前言1.1国内外温度、湿度检测技术的现状1.1.1温度测量方面温度是一个重要的物理量，其检测方法有多种，常用的有电阻式、热电偶式、PN结型及石英谐振型等，它们都是基于温度变化引起其物理参数(如电阻值，热电势等)的变化的原理。随着测量技术的不断发展，多种新的检测原理与技术的开发应用，已经取得了具有实用性的重大进展。新一代温度检测元件正在不断的出现和完善，下面予以介绍。(1)电阻温度传感器。这种传感器以电阻作为温度敏感元件。根据敏感材料不同又可分成热电阻式和热敏电阻式。热电阻式一般用金属材料制成，如铂、铜、镍等;热敏电阻是以半导体材料制成的陶瓷器件，如锰、镍、钻等金属的氧化物与其它化合物按不同配比烧结而成。由于铂电阻测温范围宽，线性度好，精度高，制作误差小，结构简单且已有统一的国际标准，因此，铂电阻温度传感器己广泛应用于许多场合的温度测量与控制，其测量精度可达到0.001℃.(2)热电偶温度传感器。热电偶测温是基于“热电动势效应”。所谓热电动势效应是指A，B两种不同的导体组成闭合回路，若两结点温度不同则在回路中产生电动势，形成热电流。热电偶温度传感器在温度测量中得到广泛的应用。它具有结构简单，容易制造，使用方便和测量精度高等优点。从1927年国际温标到1968年国际实用温标，都规定以铂铑10一铂热电偶作为630.74℃～1064.43'C温度范围内的标准仪器。热电偶的体积小，可以用于快速测量，点温度测量和表面温度测量等。热电偶的主要缺点是它的输出信号和温度示值间呈非线性关系，在下限的灵敏度较低。(3)PN结型及集成电路式温度传感器。利用硅晶体管基极一发射极间电压与温度关系(即半导体PN结的温度特性)进行温度检测，并把测温、激励、信号处理电路和放大电路集成一体，封装与小型管壳内，就构成了集成电路温度检测元件。它具有体积