基于AM 2301温湿度计设计

2012-07-10秦伟

时代农机 2012年9期

秦伟

(陕西理工学院物理与电信工程学院，陕西汉中 723003)

温度与湿度与人们的生活息息相关，与人的生理与心理状态与环境温度密切相关。传统的温湿度计，温度是用水银柱来显示的，湿度是用机械式指针显示、价格便宜，但是它精确度不高，不易读数。采用单片机对温湿度进行检测，用LCD来显示温湿度的数值，不仅具有测量方便、简单和灵活等优点，而且可以大幅度提高温湿度检测的精度，示数也更加直观易读。

1 温湿度传感器AM 2301

数字温湿度传感器AM2301是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合型传感器,包括一个NTC测温元件和一个电容式感湿元件，并与一个高性能8位单片机相连接，因此该产品具有超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。

AM2301数据传输为40bit,高位先出。数据格式：40bit数据=16bit湿度数据+16bit温度数据+8bit校验和。湿度高8位+湿度低8位+温度高8位+温度低8位=校验和（末8位）。例如：接收40bit数据如下：

byte4 byte3 byte2 byte1 byte0

0000 0010 1000 1100 0000 0001 0101 1111 1110 1110

湿度数据：0000 0010 1000 1100

温度数据：0000 0001 0101 1111

0000 0010+1000 1100+0000 0001+0101 1111=1110 1110

所以校验和为1110 1110。

由以上数据就可得到湿度和温度的值计算方法：

hum(湿度)=byte4.byte3=65.2(%RH)

temp（温度）=byte2.byte1=35.1（℃）

Verify（校验）=byte4+byte3+byte2+byte1

当温度低于0℃时温度数据的最高位置1。

例如：-10.1℃表示为1000 0000 0110 0101

2 系统硬件电路设计

系统硬件电路主要由AT89C51单片机、AM2301温湿度传感器、FM1602C液晶显示三部分电路构成。AM2301用于检测环境温湿度，单片机AT89C51读取AM2301的温湿度数据并对数据进行校验、数据处理，处理后AT89C51控制液晶FM1602C将处理的数据显示出来。系统电路如图1所示。

图1 系统电路图

（1）AM2301温湿度传感器电路。AM2301为4针单排引脚封装，4个引脚分别为：VDD、DATA、GND、NC。VDD供电范围为直流3.3～5.5V，电源引脚VDD和GND之间可增加一个100nF电容，用于去耦滤波。设计中用5V直流供电；DATA用于和处理器之间的通讯和同步，采用单总线格式，设计中将该引脚接5KΩ上拉电阻并连接到AT89C51的P2.0；GND接地；NC空脚，设计中该引脚悬空。

（2）液晶显示电路。FM1602C为16针单排引脚封装,16个引脚分别为：VSS、VDD、VEE、RS、RW、E、DB0-DB7、BLA、BLK。VSS电源地；VDD电源，设计中接+5V电源；VEE液晶驱动电压，设计中VEE经10KΩ可调电阻接+5V；RS寄存器选择，设计中RS接单片机P2.3，当P2.3输出高电平时表示数据输入，当P2.3输出低电平时表示指令代码输入；RW读写信号，RW接单片机P2.2,当P2.2为高电平时表示读数据，当P2.2为低电平时表示写数据；E使能信号，E接单片机P2.2；DB0-DB7数据线，DB0-DB7分别对应接至单片机P0.0-P0.7,并且P0.0-P0.7作为准双向IO口，在使用时外接10K上拉排阻；BLA背光源负，实际测试中接地；BLK背光源正，实际测试中接+5V电源。

（3）电源电路。设计采用市电或备用电源供电，市电供电使用通用LM7805稳压芯片，即将市电转换为9V交流经整流滤波后用LM7805稳压获得5V直流。备用电源用三节1.5V 7号电池供电。

3 系统软件设计

（1）系统主程序设计。系统上电，AT89C51首先完成对串口及LCD1602的初始化工作，然后开始读取am2301的温湿度数据，对读取的数据进行校验，如果错误则重新读取，如果数据正确则将读取的温湿度数据存入内部数据寄存器，然后对该数据进行数据转换将结果存入数据显示寄存区，将待显示数据送LCD1602显示，并将该数据发送至串口，然后重新进行下一轮温湿度数据读取与显示。系统主程序如图2所示。