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1、课程设计答辩报告名 称 ：温度湿度检测与显示系统学院名称：汽车与电子工程学院年 级 ：2008 级专业名称：电子信息工程学生姓名：陈明燮 罗嘉银 王久旭指导教师： 施智雄 张娜 谢平日 期 ：2010 年 12 月 10 日1 预备知识：1、 熟悉 SPCE061A 端口使用方法2、 SPCE061A定时器使用方法3、 SPCE061A的 AD使用方法4、 SPCE061A语音播放方法及其库函数的使用5、 凌阳十六位单片机汇编语言及 C语言的使用 6、 温度传感器 DS18B20测量温度和湿度传感器 hs1101测量湿度的原理其中 1、2、3、4、5 知识点可以参考凌阳 16位单片机应用基础、
2、SPCE061A 数据手册和SPCE061A 编程手册；关于温度传感器 DS18B20测量温度的原理和湿度传感器 hs1101测量湿度的原理可以到图书馆或者网上查找相关资料。2 课程设计目的：进行课程设计是加强实践，提高动手能力的重要环节，是将所学理论知识与实际联系起来的桥梁和纽带。通过课程设计，掌握单片机开发的过程，为将来的实际工作打下一定基础。本课程设计的基本要求是：1熟悉单片机最小系统板的基本构成；2掌握有关文献资料检索方法；3掌握 LED/LCD显示原理及使用方法；4掌握单片机开发系统的使用方法；5初步掌握 SPCE061A单片机 C语言一般编程技巧；7 初步掌握单片机系统调试的一般步
3、骤及方法；7掌握 DS18B20测量温度和 hs1101测量湿度的原理3课程设计内容：31 设计题目本设置通过对室内实时温度的采集与显示，具体要求如下：(1)多个温度通道。(2)轮流显示各通道温度，同时表明通道号。(3)有语音播报功能3.2设计说明32.1 温度传感器 DS18B20的工作原理一概述：传统的温度检测大多数以热敏电阻为传感器，采用热敏电阻，可满足 40摄氏度至 90摄氏度的测量范围，但热敏电阻可靠性差测量温度准确率低，小于 1摄氏度的温度信号是不适用的，还得经过专门的接口电路转换成数字信号才能由微处理器进行处理.目前常用的微机与外设之间进行的数据通信的串行总线主要有 I2C总线，
4、SPI 总线等。其中 I2C总线一同步串行 2线方式进行通信（一条时钟线，一条数据线），SPI 总线则以同步串行 3线方式进行通信（一条时钟线，一条数据输入线，一条数据输出线）。这些总线至少需要两条或两条以上的信号线。而单总线（1-wire bus），采用单根线号线，既可以传输数据，而却传输数据是双向的，CPU 只需要一根端口线就能与诸多单总线器件通信，占用微处理器的端口少，可节省大量的引线和逻辑电路。因而，这种单总线技术具有线路简单，硬件开销少，成本低廉，软件设计简单，便于总线的扩展与维护。同时，基于单总线技术能较好的解决传统识别的普遍存在的携带不方便，易损坏，易受电磁干扰等不足，因此，单总
5、线具有广泛的运用前景，是值得关注的一个发展领域。单总线即有一根总线，系统中的数据交换，控制都由这根总线完成。主机或从即通过一个楼极开路或三态端口连接至数据线，以允许在不反送数据时能够释放数据总线，而让其他设备使用总线。单总线通常要求外接一个约为 4.7千欧的上拉电阻，这样，当总线闲置时其状态为高电平。DS18B20温度传感器介绍： DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO92小体积封装形式，温度测量范围为55125，可编程为9位12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生
6、电源方式产生，多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。 1. DS18B20的内部结构 DS18B20内部结构如图 4.1所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图 4.2所示，DQ为数字信号输入输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址
7、序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的循环冗余校验码（CRC=X8X5X41）。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 图 4.1 DS18B20的内部结构 2. DS18B20的外部封装 图 4.2 DS18B20的封装 3. DS18B20的温度表示 DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。例如125的数字输出为07D0H，25.0625的数字输出为0191H，25.0625的数字输出为FF6FH，55的数
8、字输出为FC90H。 图 4.3 DS18B20的温度表示 4. DS18B20的工作时序 DS18B20的一线工作协议流程是：初始化ROM操作指令存储器操作指令数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序。 DS18B20的初始化时序（复位），如图 4.4所示： 图 4.4 DS18B20初始化时序 DS18B20的读写时序，如图 4.5所示： 图 4.5 DS18B20的读写时序 5. DS18B20与单片机的典型接口设计 采用寄生电源供电： hs1101:HS1100/1101湿敏电容 特点： 专利设计的固态聚合物结构 高可靠性与长时间稳定性 适合线性电压与频率输出回路应用:湿度变
9、送器、湿度仪表、湿度控制器及其他需要湿度检测的场合HS1100/1101特性参数 特性参数 典型值 单位湿度测量范围 199% RH供电电压 5 V标称电容55%RH 180 Pf温度系数 0.04 Pf/3375%的平均灵敏度 0.34 Pf/%RH漏电流 1 Na150小时结露后恢复时间 10 S湿度迟滞 +(-)1.5 %长时间稳定性 0.5 %RH/yr响应时间 5 S偏离曲线 +(-)2 %RH工作温度 储存温度 -40125 7、应用信息7.1工作与贮存条件超出建议的工作范围可能导致高达3%RH的临时性漂移信号。返回正常工作条后，传感器会缓慢地向校准状态恢复。要加速恢复进程/可参阅
10、7.3小节的“恢复处理”。在非正常工作条件下长时间使用会加速产品的老化过程。7.2暴露在化学物质中电阻式湿度传感器的感应层会受到化学蒸汽的干扰，化学物质在感应层中的扩散可能导致测量值漂移和灵敏度下降。在一个纯净的环境中，污染物质会缓慢地释放出去。下文所述的恢复处理将加速实现这一过程。高浓度的化学污染会导致传感器感应层的彻底损坏。7.3恢复处理置于极限工作条件下或化学蒸汽中的传感器，通过如下处理程序，可使其恢复到校准时的状态。在50-60和70%RH的湿度条件下保持5小时以上。7.4温度影响气体的相对湿度，在很大程度上依赖于温度。因此在测量湿度时，应尽可能保证湿度传感器在同一温度下工作。如果与释
11、放热量的电子元件共用一个印刷线路板，在安装时应尽可能将hs1101远离电子元件，并安装在热源下方，同时保持外壳的良好通风。为降低热传导，hs1101与印刷电路板其它部分的铜镀层应尽可能最小，并在两者之间留出一道缝隙。7.5光线长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射中，会使性能降低。7.6配线注意事项hs1101信号线材质量会影响通讯距离和通讯质量,推荐使用高质量屏蔽线。8、焊接信息手动焊接，在最高260的温度条件下接触时间须少于10秒。9、注意事项(1)避免结露情况下使用。(2)长期保存条件：温度1040，湿度60以下。4. 设计原理图1KR560pFC2GND34PHSPCB 图为：OSCI
12、DAC1ICE_ENICE_SCKICE_SDA61-DAC2DACMICOUTAGCOPIAVS1IOB1IOB12VSIOB14SLEPIOB13IOB15IOA13IOA15IOA10IOA1IOA14IOA12IOA9IOB10IOB9VDHIOB7IOB8IOB5VDDHIOA8VCPVSSIOA7IOA6VREFSPLSPHMICLEDVSVDDHVSVRT AVSS1VDD_PDACR20R210R190VDH3V5VSOSCO OSCIJ1CON512345VSPD0PD1BUSYSTORBEIOB2VCM IOA3IOB6IOB1IOA1VMICIOB0IOA2AVS1VSA
13、VS2RES_BMICPIOB4IOA4IOB3IOA0 IOA5VD74HC24U42Y432Y352Y272Y191Y4121Y3141Y2161Y1182A4172A3152A2132A111A481A361A241A12VC202OE191OE1GND10ICE_SDABUSYC39104ICE_SCKICE_SDAPD0R273R243R233OE1_NR263R253.3KEZ-PROBEKEYVREF2D1LED1 2VSIOA3VSSJ7PB12345678910IOB10VDHJ6PB12345678910C2324IOB6IOA7IOA9C20104IOA6 IOA15IO
14、A4IOB13IOA10AVS2R12 30IOA5IOB5R131KIOB15C26104IOB1VDVDHVDHVDHC25104IOB3IOA14+C2110uJ8PA12345678910IOA13J2CON3123IOA12IOB12D2LED1 2IOA0IOB1VSDACR91K132J3Speaker12VSIOB2IOA1SLEP+-U2SPY03054612837IOB8IOB0J9PA12345678910IOB9IOB7IOA1R101KIOA2VDHIOA8IOB4VSIOB14VSMICPC1324+C24.7uVCMR43KR11K+C120uR510KPLX1M
15、ICROPHONE12 C12104C16502OSC R7 5.1KC9104R83KMICOUTR610K AVS1AVS1C124VMIC AGCAVSS1AVS1MICNAVSS1OPI+C62u+R3470KVSSD53.3V12J10CON212POWERU3SPY029VI2GND1VO3VD_PC34104 +C3520uD3DIODE12R170D4DIODE12R150R140+C320u5VSOT-89V3 R160C36104VDH3VSVDV5VD_AVDDHC3850PVDDMICNIO_PORTJ1CON212 VREF2C2104 +C1910uVRTAVS1A
16、VS1VDVSVSS4K3S2K1S3K2IOA2IOA1IOA0VCPVSV5VSVSR184.7KRESETRES_BC37104S1+VD-VDICE_SDAJ4CON512345ICE_ENJ12PHONEJACK123VSICE_SCKOSCOS5CON3123R28 3.3KOE1_NPD1VSVS+C2910uJ5CON3123C1420pC31104U1OSC32O12OSC32I13XTEST14VD15XICE16XICECLK17XICESDA18VS19PVIN20DAC121DAC22 VREF223VS24AGC25OPI26MICOUT27MICN28PFUSE29MICP33VCM34VRTPAD35VDD36VMIC37VSS38IOA041IOA142IOA243IOA344IOA445IOA546IO
