基于tinyAVR和Nokia3310 LCD的溫度繪圖儀
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3 設(shè)計(jì)原理
本項(xiàng)目的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)用攝氏和華氏顯示環(huán)境溫度的溫度顯示系統(tǒng)，并且能夠顯示最低溫度和最高溫度值；該系統(tǒng)能夠按照時(shí)間記錄溫度的變化；系統(tǒng)應(yīng)選擇電池供電，以方便攜帶或安裝在任意位置。
溫度繪圖儀的電路原理圖如圖3所示。由于系統(tǒng)中采用了Nokia3310 LCD模塊，它需要的電源電壓為2．7～3．3 V。系統(tǒng)的電源電路中采用了一片DC-DC升壓型電壓轉(zhuǎn)換器TPS61070(即為開關(guān)式直流穩(wěn)壓器)提供一個(gè)3．3 V的直流電源，因此可以選用一節(jié)1．5 V干電池供電。電池被連接到SL3(2針)插口上。由于沒有極性保護(hù)電路，電池安裝時(shí)需要特別注意。Nokia3310 LCD模塊通過SPI總線連接到SL1(8針)插口上。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/170714.htm
系統(tǒng)中最重要的元器件是溫度傳感器，對于該器件有以下幾種選擇：熱敏電阻、熱電偶或帶隙半導(dǎo)體傳感器。其中半導(dǎo)體傳感器是最容易實(shí)施的。
半導(dǎo)體傳感器種類很多，有的直接輸出與溫度成比例的模擬電壓，有的直接輸出攝氏或華氏溫度的數(shù)值。這里選用了一種單總線溫度傳感器DS18B20，它把溫度轉(zhuǎn)換為9位二進(jìn)制數(shù)字來表示攝氏溫度或者華氏溫度。溫度讀數(shù)的分辨率為0．5℃或0．9°F，測量范圍為-55～125 ℃，或者-67～257°F。該傳感器每次需要20 ms的轉(zhuǎn)換時(shí)間。詳細(xì)資料可以參考DS18B20的技術(shù)手冊。
轉(zhuǎn)換后的溫度值可以從單線接口讀出，在圖3中，SL2安裝在DS18B20傳感器上的插口。電路設(shè)有4個(gè)按鈕開關(guān)S1～S4，不過在這個(gè)項(xiàng)目中只用到1個(gè)開關(guān)。這個(gè)電路采用了貼片封裝的tiny44單片機(jī)ATtiny 24／44／84-SSU，它具有14條引腳和4 KB程序存儲(chǔ)器。
每當(dāng)接通電源或者復(fù)位時(shí)，單片機(jī)將初始化顯示器，并查詢DS18B20傳感器，顯示華氏和攝氏溫度。同時(shí)保存檢測到的溫度最低值和最高值。用戶可以隨時(shí)按下開關(guān)，系統(tǒng)會(huì)切換到另一種顯示模式，顯示一張溫度隨時(shí)間變化的曲線。系統(tǒng)連續(xù)地讀取溫度值，但是每隔10 min才保存一次溫度讀數(shù)，并繪制在顯示屏上。系統(tǒng)可以保存最多40個(gè)讀數(shù)，因此可以顯示最近400 min內(nèi)的溫度變化情況。保存在緩沖存儲(chǔ)區(qū)中的讀數(shù)不停地被替換，以便保留新值和沖掉舊值。
4 硬件電路的搭建
線路主要布在元件面(頂面)，在焊接面(底面)只有很少的跳線。溫度繪圖儀電路板的元件面和焊接面分別如圖4和圖5所示。焊接TPS610 70芯片非常關(guān)鍵，需要特別小心。從焊接穩(wěn)壓器芯片及其外圍元件開始，以便在安裝其他元件之前，測試TPS61070的輸出電壓。溫度繪圖儀顯示屏的不同顯示模式如圖6和圖7所示。
評(píng)論