使用无字库12864液晶模块制作温湿度计

图1

上次的内容：无字库12864图形点阵液晶模块及其驱动方法

在上次介绍的日历钟的基础上扩展一下：让它具备检测大气温度和湿度的功能，一天24小时不间断运行并定时检测，于是，日历钟就摇身一变成为一个小小温湿度计啦。虽然气象要素很多，不过我们最常用的就是气温和湿度。一个是冷热程度，一个是环境空气中含水蒸气的多少。一般家用温度计很常见，湿度计就比较少，以前有一种干湿球温度计，但是用起来比较麻烦，准确度也不高。现在应用电子技术我们就可以做一个可以同时显示温度、湿度、时间的小仪器，放在家里以便随时监测我们的小环境。它的特点如下：

1.在单片机ATMega8L-8PU（以下简称M8）和日历钟电路DS1302的基础上，使用一个在工厂经过精密校准的数字式温度、湿度传感器AM2301作为探头；

2.当24小时连续工作时，纵然工作电流仅为几毫安，也不宜使用纽扣电池供电。这次选用可充电的3.6V聚合物锂电池，使它的放置地点可以不受电源限制，可以在室内，也可以在不受阳光直射和雨水接触的室外；

3.具有文字和图形界面，可以显示温度和湿度数值，以及12小时内的湿度变化记录曲线，为什么是湿度曲线呢？因为气温的变化规律一般比较稳定，湿度就不一样了，我们可以从湿度变化趋势估计一下未来的晴雨可能，这比看燕子飞高飞低要靠谱些吧？两个界面用按键切换；

4.具备锂电池线性充电电路，通过USB接口从外部取得5V电源，一边供给充电，一边维持电路继续工作；
全部元器件安装在一块70mm×90mm的小万用板上，正面、背面外形见图1、图2。正面左边那个黑色小乌龟壳就是温湿度探头。

图2  电路板背面元器件分布和连线

电路原理

电路见图3。图形点阵液晶、单片机M8、时钟电路DS1302和上次小小日历钟基本相同，不再重复。有两点稍稍不同：
1.液晶的控制虽然还是通过M8的PD口，但具体接线有所改变，不再占用两根串口线PD0和PD1，目的是为今后可能和外部通信预留接口。这好办，编程时重新定义即可；

2.因为常用电源是带保护板的3.6V充电锂电池（图3中GB2），它放完电会自动切断，为了使DS1302继续工作，必须另外使用一片3V纽扣锂电池CR1225（图3中GB1）作为时钟芯片的后备电池。也可用法拉电容，但较贵。

图3  电路原理图

图4  AM2301的读写时序脉冲示意图

TRH是数字式温湿度传感器 AM2301。它内部有经过校准的电容式湿度传感器和负温度系数热敏电阻（NTC），以及8位单片机。可测量温度范围是-40～+80℃，精度最大±1℃，湿度范围是0%～100%，常温时精度±3%，分辨率都是0.1。温度信号、湿度信号最后都转换为一个40位的二进数串行输出。其中的高16位是湿度，中16位是温度，低8位是校验和，当高16位加中16位等于低8位时，说明测量结果正确，可以采信。它使用单线总线结构，接线很简单，一共就3根线：图3中的R表示红线，接电源（3.3～5.5VΩ），Y表示黄线，是信号线，按照要求需要外接5kΩ上拉电阻R2，接M8的PC5引脚。B表示黑线，接地。

轻触按钮S1～S5还是作校时用，没有变化。

为了给400mAh的锂电池充电，通过USB插头把外部的5V电压加到智能线性充电模块TP4054。另外一个2×2微型自锁开关S6可以选择电池供电，或者电池充电。充电时5V外部电压经稳压器WY1降低为3.3V为VCC供电。

用上蓄电池了，液晶背光也可以“奢侈点”，偶尔用它一下。为此，增加了限流电阻R3和轻触按钮S5。