中字符型的显示方法与数码管相似。比较而言点阵型LCD相对复杂,需要特殊的显示控制芯片。
常用的液晶显示控制芯片是一种带有驱动输出的图形液晶显示控制器,一般内藏64×64=4096位显示RAM,RAM中每位数据对应LCD屏上一个点的亮、暗状态;它们可直接与8位微处理器相连,对液晶屏行、列进行驱动。
为了方便使用者观察和研究,本次设计采用液晶显示器。 2.1.6 AD转换单元 2.1.7 键盘
键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传送命令等功能,是人工干预单片机的主要手段。一个安全可靠的控制系统通常具有方便的交互功能,操作人员可以通过外设键盘灵活地输人各种参数以调节系统的运行,掌握系统的工作状态。在一些复杂的应用系统中,为准确判断系统的运行状态和故障定位,设计人员往往会在程序中加入一些用于系统定位的代码。一种简便的做法便是额外设置几个按键,通过按键的组合以及显示状态的不同来判定系统的工作状况,以便及时了解系统内部运行状态,一旦出现故障,可以在最短的时间内找出故障原因,及时恢复。所以可以这样认为:键盘是单片机系统中实现人机对话的纽带和桥梁。 键盘的种类: 1.独立式键盘
独立式键盘是指直接用IO口线构成的单个按键电路。每个独立式按键单独占有一根IO口线,每根IO口线的按键的工作状态不会影响其它IO口线的工作状态。独立式键盘电路配置灵活,软件结构简单,但是每个按键必须占用一根IO口线,在按键较多时,IO口线浪费较大。故在按键数量不多时,常采用这种按键电路。
2.行列式键盘
行列式键盘又叫矩阵式键盘。用IO口线组成行、列结构,按键设置在行列的交点上。例如用2*2的行列结构可构成4个键的键盘,4*4的行列结构可构成16个键的键盘。因此,在按键数量较多时,可以节省IO口线。
3.8279键盘、显示接口芯片
上面是采用软件方法实现对键盘和显示器的扫描,不但程序比较复杂,而且实时性差。若要简化键盘编码所需要的软件和减少占用CPU的时间,可以选用键盘编码用的LSI接口电路来构成编码式键盘。电路矩阵发现有键按下后,提供相应的消除抖动和串键措施,以正确识别按下键,同时提供一个内部ROM查阅表,用以产生与按下的键相应的代码。
本设计采用4*4行列式键盘。 2.2 总体设计方案
为了实现上述设计构思,这里我考虑了两种设计方案。
方案一:先通过温度传感器将温度的物理信息转变为电形式的模拟信号。然后通过10位的AD转换芯片将两个模拟信号转换成数字信号同时,处理后的数据再通过并行口将处理后的送到10位的DA转换芯片,并实现实时显示。
方案二:首先是通过传感器进行信号采集,其中温度采集采用数字传感器,在传感器内部直接将温度数据转为数字量,可以直接连接单片机进行数据传送;湿度传感器采集到湿度信号后,利用由单片机构成的AD转换器将模拟信号变为数字量直接存储在单片机的存储器中。通过软件设计,在单片机中用计算程序提高温度值分辨率、对湿度进行温度补偿等数据处理。最后将处理后的数据, DA转换器将处理过的数字信号还原到模拟信号后,再经过放大、保持、VI转换等模拟电路实现4~20mA以及1~5V
的信号输出。
经过仔细比较之后,我采取了第二种方案,因为考虑到实际使用时设备需要长时间连续通电而且可能需要多个IO接口,我采用的是德州仪器公司的超低功耗的MSP430F149单片机。变送器的总体设计结构图如图1所示,
第三章 硬件设计
3.1温度传感器的选择
传感器:能够把非电量转换为电量的器件称为传感器,传感器实质上是一种功能块,其作用是将来自外界的各种信号转换成电信号。随着技术的不断进步,传感器也有了飞速的发展,体积变得越来越小,精度越来越高,功能也越来越强大。
3.1.1温度传感器DS18B20的简介
图1.2 温度传感器DS18B20
DS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻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的管脚排列如下:
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)。 注意ds18b20的中间的接线端口为数据输入端
以单总线温度传感器DS18B20为核心,以MSP430F149芯片控制器制作的结构简单、测温准确、具有一定控制功能的智能温度控制器,它的体积更小、适用电压更宽、功耗极低、更经济,它的测量温度范围为-55~+125℃,在-10~+85℃范围内,精度为±0.5℃,DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率,精度为±0.5℃。见图1.2.
A杯热水 ,B杯冷水,C杯混合水
每一个DSl820包括一个唯一的64位长的序号,该序号值存放在DSl820内部的ROM(只读存贮器)中。开始8位是产品类型编码(DSl820编码均为10H),接着的48位是每个器件唯一的序号,最后8位是前面56位的CRC(循环冗余校验)码。DSl820中还有用于贮存测得的温度值的两个8位存贮器RAM编号为0号和1号。1号存贮器存放温度值的符号,如果温度为负 (℃),则1号存贮器8位全为1,否则全为0。0号存贮器用于存放温度值的补码,LSB(最低位)的“1”表示0.5℃。将存贮器中的二进制数求补,再转换成十进制数,并除以2就得到被测温度值(-55℃~125℃)。测温范围符合本次设计的要求。DSl820的引脚如图1.2所示。
每只DS1820都可以设置成两种供电方式,即数据总线供电方式和外