基于tinyAVR和Nokia3310 LCD的温度绘图仪
3 设计原理
本项目的目标是设计一个用摄氏和华氏显示环境温度的温度显示系统，并且能够显示最低温度和最高温度值；该系统能够按照时间记录温度的变化；系统应选择电池供电，以方便携带或安装在任意位置。
温度绘图仪的电路原理图如图3所示。由于系统中采用了Nokia3310 LCD模块，它需要的电源电压为2．7～3．3 V。系统的电源电路中采用了一片DC-DC升压型电压转换器TPS61070(即为开关式直流稳压器)提供一个3．3 V的直流电源，因此可以选用一节1．5 V干电池供电。电池被连接到SL3(2针)插口上。由于没有极性保护电路，电池安装时需要特别注意。Nokia3310 LCD模块通过SPI总线连接到SL1(8针)插口上。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/170714.htm
系统中最重要的元器件是温度传感器，对于该器件有以下几种选择：热敏电阻、热电偶或带隙半导体传感器。其中半导体传感器是最容易实施的。
半导体传感器种类很多，有的直接输出与温度成比例的模拟电压，有的直接输出摄氏或华氏温度的数值。这里选用了一种单总线温度传感器DS18B20，它把温度转换为9位二进制数字来表示摄氏温度或者华氏温度。温度读数的分辨率为0．5℃或0．9°F，测量范围为-55～125 ℃，或者-67～257°F。该传感器每次需要20 ms的转换时间。详细资料可以参考DS18B20的技术手册。
转换后的温度值可以从单线接口读出，在图3中，SL2安装在DS18B20传感器上的插口。电路设有4个按钮开关S1～S4，不过在这个项目中只用到1个开关。这个电路采用了贴片封装的tiny44单片机ATtiny 24／44／84-SSU，它具有14条引脚和4 KB程序存储器。
每当接通电源或者复位时，单片机将初始化显示器，并查询DS18B20传感器，显示华氏和摄氏温度。同时保存检测到的温度最低值和最高值。用户可以随时按下开关，系统会切换到另一种显示模式，显示一张温度随时间变化的曲线。系统连续地读取温度值，但是每隔10 min才保存一次温度读数，并绘制在显示屏上。系统可以保存最多40个读数，因此可以显示最近400 min内的温度变化情况。保存在缓冲存储区中的读数不停地被替换，以便保留新值和冲掉旧值。
4 硬件电路的搭建
线路主要布在元件面(顶面)，在焊接面(底面)只有很少的跳线。温度绘图仪电路板的元件面和焊接面分别如图4和图5所示。焊接TPS610 70芯片非常关键，需要特别小心。从焊接稳压器芯片及其外围元件开始，以便在安装其他元件之前，测试TPS61070的输出电压。温度绘图仪显示屏的不同显示模式如图6和图7所示。
评论