基于PIC单片机的温湿度记录仪设计

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基于PIC单片机的温湿度记录仪设计

算机断开连接 (进行测量之前该记录仪不能掉电)记录仪即，可按照预先设置的开启模式开始测量并记录温湿度数据。数据测量结束后，将记录仪取回并与 PC重新连接，通过 PC上的 VB程序可以将 EEPROM中记录的温湿度数据导出形成 Excel表格和数据曲线，以便分析处理。

压时，PIC16系列单片机的典型工作电流只有15µA;而采用4

MHz晶振、 V工作电压时， 5单片机的典型工作电流达到3mA左右。因此除了使用内部4 MHz振荡器外，还使用32.768 kHz的外部晶体振荡器，在休眠模式下为系统提供实时时钟。

四、软件设计三、硬件结构设计微控制器采用 Microchip公司的 16F688型单片机，是整个系统的核心部分。该型号芯片具有宽工作电压范围(2.0 V~5.5 V),可单独进行方向控制的 12个 I/O引脚，具有 10位分辨率的 8路 A/D转换器。可在双时钟模式下运行，外部晶体振荡器采用 32.768kHz晶体振荡器，为系统提供精确的实时时钟。此种单片机具有超低功耗唤醒功能，具有增强型 USART模块，能实现串口自动唤醒器件，从而方便实现系统的低功耗设计。传感器模块采用盛世瑞恩公司的SHT11型数字式传感器。SHT11是单片集成的数字温湿度传感器，所有信号的调理都在芯片内部完成，采用I2C总线实现通信，完成数据和时钟的传输，而且直接输出数字信号。该传感器温度测量具有 14 bit分辨率，相对湿度有12 bit的分辨率。这样不仅节省了单片机的I/O口线，而且减少了 A/D器件，降低了成本。 PIC16F688与SHT11连接，只需用2条I/O口线分别作为数据线 DATA和时钟线SCK,并在DATA端接入1只上拉电阻，同时在VDD及GND端接入1支去耦电容，通过相应的软件设计，即可完成数据的采集与传输。采集数据的外部存储器为Microchip公司的24LC512型，该芯片支持2线串行接口，可以存储最大64 K数据，存储量大。由于存储和测量数据不是同步的，EEPROM可以与传感器共用SCK引脚，另外选择单片机一个I/O口做DATA引脚，该引脚同样要接上拉电阻。 MAX3380E/MAX3381E为符合+2.35V~+5.5V供电、 EIA/TIA-232及V.28/V.24协议的接口芯片，具有对电源要求低、高数据传输速率及增强的对TTL及RS-232端口静电放电 (ESD)的保护功能，同时当芯片在硬件设计时设置为低功耗模式后，如果30s内监测不到数据，将自动进入休眠状态，对系统功耗的降低有很大作用。器件选型的原则是在实现系统的功能的前提下尽量降低功耗，减小记录仪的体积。单片机的工作频率对功耗的影响很大，频率越高，功耗越大。在采用32kHz晶振、3 V工作电N允许记录标志位为 1温湿度测量子程序 Y温湿度记录子程序中断模式即标志位=0 Y定时器中断串口接收中断子程序 N串口接收中断进入休眠模式初始化：开启串口接收中断并将 I/O口设置为数字模式开始

系统软件主要由单片机内部软件和PC机软件两部分组成。在软件的编写过程中也必须考虑系统的低功耗要求，单片机在测量存储间隙要进入休眠状态，等待到达间隔时间时再通过定时器唤醒器件进行

数据测量存储，确保系统功耗最低。在本系统中采用了先进的I2C总线结构，大大增强了系统的可靠性也简化了系统的硬件结构。为使系统工作的功耗最低必须正确设置单片机的配置、工作方式。目前有许多可以降低系统的功耗的技术，最常用的是Sleep模式。程序执行一条SLEEP指令，便进入了休眠 (Sleep)模式。在Sleep模式下，晶振停止振荡，而此时Microchip的PIC16F688单片机在3V工作电压条件下，只有1µA的待机电流。单片机软件采用模块化设计，全部软件包括主程序、温湿度测量子程序、温湿度记录子程序、串口中断接收子程序、实时时钟子程序等。系统上电后先初始化，进入休眠模式，等待中断，其主程序如图2所示。计算机对记录仪参数进行设置的子界面如图3所示。

实时时钟子程序

图2主程序流程图

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传感器世界 2005.1

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