專利名稱：低功耗溫濕度記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能夠定時(shí)的低功耗、小體積、高可靠性的便攜式溫濕度記錄儀。
背景技術(shù)：
溫濕度記錄儀是一種微型測量儀器，可以定時(shí)自動記錄被測環(huán)境介紹的溫度，濕度，并儲存測量結(jié)果，通過與計(jì)算機(jī)相連接，可對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由于這種儀器無需人工干預(yù)，還可以應(yīng)用于一些人工無法監(jiān)測的環(huán)境，如空調(diào)系統(tǒng)調(diào)試、干燥等場合。將保存的檢測結(jié)果準(zhǔn)確無誤的傳輸?shù)较噙B的計(jì)算機(jī)中，以實(shí)現(xiàn)后期的數(shù)據(jù)分析是非常重要的。隨著存儲器價(jià)格的下降和產(chǎn)品種類的豐富，大容量的非易失性存儲器逐漸開始得到廣泛應(yīng)用。這樣，隨之而來的是傳輸時(shí)間和數(shù)據(jù)的增加，現(xiàn)有技術(shù)中的溫濕度記錄儀的功耗都比較大， 傳輸速率也比較慢，因此，對記錄儀的長時(shí)間使用時(shí)很不利的。另外，現(xiàn)有的記錄儀大多數(shù)采用模擬式的溫濕度傳感器，這樣，需要在處理器部分或在電路中增加模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，增加了系統(tǒng)的功耗；以上都會令對這些對于記錄儀這種電池敏感型設(shè)備中電池的使用時(shí)間大大縮短。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種與電腦連接方便，容量大、測量精度高、功耗低的溫濕度記錄儀。技術(shù)方案提供一種低功耗溫濕度記錄儀。所述低功耗溫濕度記錄儀包括微控制器Ul、若干外部儲存器、溫濕度傳感器SENS0R1、通用串口總線芯片U6及通用串口接口 Jl。所述微控制器Ul通過I/O 口與溫濕度傳感器SENS0R1以及外部存儲器連接，所述通用串口接口 Jl通過通用串口總線芯片U6與微控制器Ul連接。其中，所述微控制器Ul采用MSP430F437芯片，所述溫濕度傳感器SENS0R1的DATA腳與微控制器Ul的56腳連接，并通過第一電阻Rl與微控制器Ul的62腳連接；所述溫濕度傳感器SENS0R1的SCK腳與微控制器Ul的61腳連接；所述溫濕度傳感器SENS0R1的VDD腳與微控制器Ul的62腳連接。所述通用串口總線芯片U6的TXD腳分別與微控制器Ul的53、55腳連接，所述通用串口總線芯片U6的RXD腳與微控制器Ul的54腳連接。所述通用串口接口 Jl的V⑶S腳分別與通用串口總線芯片U6的REGIN、VBUS腳連接；所述通用串口接口 Jl的D-腳與通用串口總線芯片U6的D-腳連接；所述通用串口接口Jl的D+腳與通用串口總線芯片U6的D+腳連接。技術(shù)效果微控制器通過普通的I/O 口與溫濕度傳感器以及外部存儲器連接，通過控I/O 口的電平高低，提供對兩器件操作的時(shí)鐘信號，實(shí)現(xiàn)溫濕度測量，同時(shí)在規(guī)定好的時(shí)刻把測量數(shù)據(jù)存入外部存儲器件中。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通過USb傳輸芯片接口把該記錄儀和計(jì)算機(jī)連接起來，通過上位機(jī)上的VC程序?qū)τ涗泝x參數(shù)(系統(tǒng)時(shí)鐘，記錄時(shí)間間隔和開始記錄方式)進(jìn)行設(shè)置(PC通過VC控制與單片機(jī)進(jìn)行通信)，其中記錄儀開啟記錄的方式有三種當(dāng)前時(shí)間開啟、將來某時(shí)間開啟、設(shè)置采樣時(shí)間、實(shí)時(shí)測量。設(shè)置完成以后，將記錄儀跟計(jì)算機(jī)斷開連接，記錄儀即可按照預(yù)先設(shè)置的開啟模式開始測量并記錄溫濕度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)測量結(jié)束后，將記錄儀取回并與PC重新連接，通過PC上的VC程序可以將EEPROM中記錄的溫濕度數(shù)據(jù)導(dǎo)出形成Excel表格和數(shù)據(jù)曲線，以便分析處理。

[0010]圖I本發(fā)明具體實(shí)施例低功耗溫濕度記錄儀的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。參照圖I，本實(shí)施例中的溫濕度記錄儀主要包括微控制器Ul，非易失性存儲器U2、U3、U4、U5，通用串口總線芯片U6，通用串口接口 Jl，溫濕度傳感器模塊SENS0R1。其中，微控制器采用TI公司的低功耗單片機(jī)，該芯片可單獨(dú)進(jìn)行方向控制I/O引腳，具有12位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器?？稍陔p時(shí)鐘模式下運(yùn)行，外部晶體振蕩器采用32.768kHz晶體振蕩器，為系統(tǒng)提供精確的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。此種單片機(jī)具有超低功耗喚醒功能，具有增強(qiáng)型USART模塊，能實(shí)現(xiàn)串口自動喚醒器件，從而方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)。傳感器模塊采用盛世瑞恩公司的SHTlX型數(shù)字式傳感器。SHTlX是單片集成的數(shù)字溫濕度傳感器，所有信號的調(diào)理都在芯片內(nèi)部完成，采用I C總線實(shí)現(xiàn)通信，完成數(shù)據(jù)和時(shí)鐘的傳輸，而且直接輸出數(shù)字信號。該傳感器溫度測量具有14 bit分辨率，相對濕度有12 bit的分辨率。這樣不僅節(jié)省了單片機(jī)的I / O 口線，而且減少了 A / D器件，降低了成本。MSP430F435與SHTll連接，只需用2條I / O 口線分別作為數(shù)據(jù)線DATA和時(shí)鐘線SCK,并在DATA端接入I只上拉電阻，同時(shí)在VDD及GND端接入I支去耦電容，通過相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，即可完成數(shù)據(jù)的采集與傳輸。采集數(shù)據(jù)的外部存儲器為Microchip公司的24LC5 12型，該芯片支持2線串行接口，可以存儲最大64 K數(shù)據(jù)，存儲量大。由于存儲和測量數(shù)據(jù)不是同步的，EEPROM可以與傳感器共用SCK引腳，另外選擇單片機(jī)一個(gè)I / O 口做DATAl腳，該引腳同樣要接上拉電阻。通用串口總線采樣的是CP2103，它是一種高度集成的USB轉(zhuǎn)UART橋接器，提供一個(gè)使用最小化的元件和PCB空間實(shí)現(xiàn)RS232轉(zhuǎn)USB的簡便的解決方案。該芯片包含一個(gè)USB 2.0全速功能控制器，USB收發(fā)器，振蕩器和帶有全部的調(diào)制解調(diào)器控制信號的異步串行數(shù)據(jù)總線(UART)，全部功能集成在一個(gè)5mm X 5mm MLP-28封裝的1C。中無需其他的外部USB元件。片內(nèi)EEPROM可以用于由原始設(shè)備制造商自定義USB供應(yīng)商代碼、產(chǎn)品代碼、產(chǎn)品描述文字、功率標(biāo)牌、版本號和器件序列號等數(shù)據(jù)的存儲空間。EEPROM可以通過USB在應(yīng)用板上進(jìn)行編程，這使得在產(chǎn)品制造和調(diào)試過程中就可以實(shí)現(xiàn)對它進(jìn)行編程。使用CYGNAL免費(fèi)提供的器件驅(qū)動程序，可以很容易地將CP2101用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)有效的COM 口。Cygnal提供的免稅的實(shí)用COM 口(VCP)器件驅(qū)動器允許一個(gè)基于CP2101的產(chǎn)品作為PC機(jī)的一個(gè)COM 口使用。CP2101的UART接口處理所有的RS232信號包括控制和握手信號所以現(xiàn)存的系統(tǒng)固件無需改動。在許多現(xiàn)存的RS232設(shè)計(jì)中，更新從RS232到USB所要做的就是用CP2101取代RS232級別的轉(zhuǎn)換器。器件選型的原則是在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能的前提下盡量降低功耗，減小記錄儀的體積。單片機(jī)的工作頻率對功耗的影響很大，頻率越高，功耗越大。在采用32kHz晶振、3 V工作電壓時(shí)msp430系列單片機(jī)的典型工作電流只有15 μ Α,使用32. 768kHz的外部晶體振蕩器，在休眠模式下為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘，大大降低了系統(tǒng)的功耗。參照圖I，本實(shí)施例系統(tǒng)由3V紐扣電池供電，通過MSP430F435單片機(jī)對溫濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換讀取并存儲到EEPROM當(dāng)中，同時(shí)寫入當(dāng)前的測量時(shí)間，記錄當(dāng)前的溫濕度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)記錄的要求，當(dāng)于電腦連接時(shí)通過上位機(jī)軟件能夠讀出數(shù)據(jù)， 顯示溫濕度變化曲線。實(shí)現(xiàn)了體積小、低功耗、高精度、長時(shí)間測量，典型使用壽命2年。以上內(nèi)容是結(jié)合優(yōu)選技術(shù)方案對本發(fā)明所做的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定發(fā)明的具體實(shí)施僅限于這些說明。對本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思的前提下，還可以做出簡單的推演及替換，都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種低功耗溫濕度記錄儀，其特征在于，所述低功耗溫濕度記錄儀包括微控制器(U1)、若干外部儲存器、溫濕度傳感器(SENS0R1)、通用串口總線芯片(U6)及通用串口接口(Jl); 所述微控制器(Ul)通過I/O 口與溫濕度傳感器(SENS0R1)以及外部存儲器連接，所述通用串口接口(Jl)通過通用串口總線芯片(U6)與微控制器(Ul)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低功耗溫濕度記錄儀，其特征在于，所述微控制器(Ul)采用MSP430F437芯片，所述溫濕度傳感器(SENS0R1)的DATA腳與微控制器(Ul)的56腳連接，并通過第一電阻(Rl)與微控制器(Ul)的62腳連接；所述溫濕度傳感器(SENS0R1)的SCK腳與微控制器(Ul)的61腳連接；所述溫濕度傳感器(SENS0R1)的VDD腳與微控制器(Ul)的62腳連接； 所述通用串口總線芯片(U6)的TXD腳分別與微控制器(Ul)的53、55腳連接，所述通用串口總線芯片(U6)的RXD腳與微控制器(Ul)的54腳連接； 所述通用串口接口(Jl)的V⑶S腳分別與通用串口總線芯片(U6)的REGIN、VBUS腳連接；所述通用串口接口(Jl)的D-腳與通用串口總線芯片(U6)的D-腳連接；所述通用串口接口(Jl)的D+腳與通用串口總線芯片(U6)的D+腳連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種低功耗溫濕度記錄儀。所述低功耗溫濕度記錄儀包括微控制器(U1)、若干外部儲存器、溫濕度傳感器(SENSOR1)、通用串口總線芯片(U6)及通用串口接口(J1)；所述微控制器(U1)通過I/O口與溫濕度傳感器(SENSOR1)以及外部存儲器連接，所述通用串口接口(J1)通過通用串口總線芯片(U6)與微控制器(U1)連接。
文檔編號G01D9/00GK202382753SQ20112019064
公開日2012年8月15日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者羅德義 申請人:大連大工安道船舶技術(shù)有限責(zé)任公司