使用无字库12864液晶模块制作温湿度计

作者 卫小鲁 来源 《无线电》杂志
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发布时间 2010-12-16

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。

使用无字库12864液晶模块制作温湿度计
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。

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图3  电路原理图

使用无字库12864液晶模块制作温湿度计
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。

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