本恒溫恒濕箱控制系統(tǒng)采用DS1302形成時(shí)鐘數(shù)據(jù), X5045保存相關(guān)設(shè)置及數(shù)據(jù)同時(shí)充當(dāng)看門狗, 傳感器采用數(shù)字式插針型溫濕度傳感器SHT75, 計(jì)算機(jī)使用VB進(jìn)行通信程序編寫, 使用USB接口通過PL-2303實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送, 同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)ISP功能。并設(shè)計(jì)中采用Proteus進(jìn)行輔助設(shè)計(jì), 使開發(fā)周期與成本都大為減少。

引言

單片機(jī)實(shí)際是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支, 它以體積小, 價(jià)格低廉, 開發(fā)容易, 廣泛的制作成各種智能控制器以代替人工操作, 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化, 特別適用于控制領(lǐng)域, 故又稱為微控制器。而傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)之一, 尤其是溫濕度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域, 數(shù)量高居各種傳感器之首。以前進(jìn)行單片機(jī)開發(fā)都是搭建硬件電路再進(jìn)行編程, 通過反復(fù)調(diào)試完成開發(fā)過程, 隨著EDA技術(shù)的不斷發(fā)展, 英國Labcenter electronics公司出版了Proteus。Proteus是世界上著名的EDA工具, 可同時(shí)進(jìn)行單片機(jī)及外圍器件的仿真, 是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺, 其處理器模型支持8051、HC11、PIC、AVR、ARM、8086和MSP430等。在編譯方面, 支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器, 是目前實(shí)現(xiàn)單片機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)的最佳選擇。

1 系統(tǒng)組成與框圖

系統(tǒng)以一片STC89C52為核心, 并做為下位機(jī)使用PL-2303與計(jì)算機(jī)進(jìn)行串口通信。框圖如下所示:數(shù)字溫濕度傳感器SHT75將溫度和濕度轉(zhuǎn)為數(shù)字信號送入MCU, 而DS1302則將日期和時(shí)間送入, 鍵盤時(shí)間及進(jìn)行溫濕度上下限相關(guān)參數(shù)的設(shè)定, 最終設(shè)置參數(shù)及一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的測量數(shù)據(jù)都會(huì)存儲(chǔ)在X5045內(nèi), 并產(chǎn)生相應(yīng)控制信號控制SSR完成恒溫恒濕控制。同時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)通過PL-2303傳送至計(jì)算機(jī), 通過VB編寫的上位機(jī)程序形成相應(yīng)的溫濕度變化曲線及相應(yīng)的報(bào)表, 最后建立數(shù)據(jù)庫, 從而達(dá)到對一個(gè)時(shí)間段內(nèi)恒溫恒濕箱運(yùn)行情況的監(jiān)控。

2 系統(tǒng)在P rote us中的仿真設(shè)計(jì)

Proteus的操作相對比較簡單, 現(xiàn)主要針對此設(shè)計(jì)的相關(guān)主要器件的仿真設(shè)置作簡要介紹和說明。

2.1 MCU。

系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī), 其采用51內(nèi)核, 支持IAP/ISP, 自帶看門狗和1KB的EEP-ROM。仿真時(shí)由于庫中沒有STC89C52和A89S52, 故選用AT89C52, 仿真時(shí)默認(rèn)最小系統(tǒng)接入, 在制作PCB時(shí)則也需要將最小系統(tǒng)繪制。考慮到兼容性, 故在設(shè)計(jì)時(shí)沒有使用內(nèi)部的看門狗和EEPROM, 而是使用X5045。

2.2 X5045。

X5045是一個(gè)具有四合一功能的芯片, 集成上電復(fù)位控制、看門狗定時(shí)器、降壓管理及具有塊保護(hù)功能的串行EEPROM, 采用SPI總線方式進(jìn)行操作。由于Proteus中沒有X5045所以在仿真時(shí)選用25AA040。

2.3 PL2303。

PL-2303是Prolific公司生產(chǎn)的一種高度集成的RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器, 可提供一個(gè)RS232全雙工異步串行通信裝置與USB功能接口便利的解決方法, 只需要幾只電容可以可實(shí)現(xiàn)USB信號與RS232信號的轉(zhuǎn)換, 與STC89C52的P3.0和P3.1相連。在Proteus內(nèi)沒有PL-2303, 由于PL-2303只是一個(gè)相當(dāng)于USB口當(dāng)做串口使用, 并不需要USB協(xié)議, 所以在仿真時(shí)可選用MAX232。注意的是25AA040與X5045封裝完全一致, 而MAX232與PL-2303只是功能上較一致, 封裝引腳及外圍電路都不一樣, 故只是在仿真時(shí)使用MAX232進(jìn)行上、下位機(jī)程序的調(diào)試, 而在PCB制作時(shí)則需要做出相應(yīng)改動(dòng)。

2.4 SHT75。

SHT7X是盛世瑞恩溫濕度傳感器系列中的插針型傳感器, 輸出全標(biāo)定數(shù)字信號, 采用專利CMOSSents技術(shù), 具有極高的可靠性和穩(wěn)定性。SHT75其溫度測量精度為±0.3℃ (25℃) , 濕度測量精度為±1.8%RH, 采用SPI總線控制方式。器件為兩線數(shù)字輸出, 濕度測量范轉(zhuǎn)為0%~100%RH;溫度測量范圍為-40~+123.8℃, 響應(yīng)時(shí)間<4s, 典型功耗為30uW, 可完全浸沒。SHT75由能隙材料PTAT (正比于絕對溫度) 制造, 溫度測量具有極好的線性, 可使用如下公式將數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換為溫度值, 轉(zhuǎn)換系數(shù)見表1