温湿度检测系统设计毕业设计

宁波大学科学技术学院本科毕业设计（论文）

1.3 开发环境和开发工具

1.3.1 IAR软件

IAR Systems是全球领先的嵌入式系统开发工具和服务的供应商。公司成立于1983年，提供的产品和服务涉及到嵌入式系统的设计、开发和测试的每一个阶段，包括：带有C/C++编译器和调试器的集成开发环境(IDE)、实时操作系统和中间件、开发套件、硬件仿真器以及状态机建模工具。

嵌入式IAR Embedded Workbench IDE能帮助用户控制所有的工程模块，例如，C或者C＋＋源代码文件、汇编文件、“引用”文件、以及其他相关模块。用户创建一个工作区，可以在此开发一个或多个工程。文件可以组合，并且可以为各级设置选项－工程、组、或者文件。任何修改都被记录，从而保证重新设计时可以获得所有所需的模块，而可执行文件中不会包含已过期的模块。

目前IAR支持了大部分单片剂程序编写，其本身带的函数库对程序的开发非常有帮助。如图1-2所示为IAR的运行界面。该界面清晰明了，可以说在比较IAR和STVD后，IAR对于初学者还是有很大帮助的。

图 1-2 IAR设计图

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智能温湿度检测系统

1.3.2 Altium designer 09软件

Altium Designer 是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。

电路设计中首先是原理图的绘制，原理图，顾名思义就是表示电路板上各器件之间连接原理的图表。在方案开发等正向研究中，原理图的作用是非常重要的，而对原理图的把关也关乎整个项目的质量甚至生命。由原理图延伸下去会涉及到PCB layout，也就是PCB布线，当然这种布线是基于原理图来做成的，通过对原理图的分析以及电路板其他条件的限制，设计者得以确定器件的位置以及电路板的层数等。

如图1-3所示为 Altium Designer 自带的3D显示功能，该功能在电路设计中非常有用。电路板安装时需要与外部设备相连接，而电阻电容等器件有不一样的安装高度，我们通过下图可以很直观的看出3D效果图。同时 Altium Designer 还有很强大的CAD导入功能，电路板的外形可以根据CAD图的设定随意改变，这是能帮工程师节约非常多的宝贵时间在尺寸测量上。

图1-3 Altisum Designer界面图

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2 温湿度检测系统方案设计

2.1 系统的总体框架

本设计由硬件设计和软件设计两部分组成。系统的硬件主要由以下两个个部件组成：终端检测板，手持式终端设备，其方框原理图如图所示

2.2 硬件系统设计

(1) 硬件电路设计 ? 单片机

本次设计中单片机选型为意法半导体公司的STM8S系列中的STM8S207，和德州仪器公司超低功耗单片机MSP430G2553。

STM8系列单片机可以说是目前市场上主流的一款单片机，它具有3级流水线的哈佛结构，8-128K字节Flash；10K 次擦写后在55°C环境下数据可保存20年；640 字节真正的数据，可达30万次擦写。最新版的微处理器内核，结合一个3段流水线架构，使STM8S微控制器具备最优异的性能。 真正的嵌入式EEPROM和高精度的阻容振荡器，给大多数应用设计带来巨大的成本效益。可以说普通8位机的市场，STM8

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具有绝对的性价比。

MSP430是德州仪器公司在96年推出的一款单片机，它是一种16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。同时超低功耗使MSP430具备其他单片机所不具备的超长待机功能，首先MSP430 系列单片机的电源电压采用的是1.8-3.6V 电压。因而可使其在1MHz 的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。

考虑到系统低功耗要求不高，STM8S207已满足所有功能要求，同时STM8S207有LQFN-48的封装，PCB设计起来很方便。故本次设计选择STM8S207作为本次设计的单片机。 ? 无线模块

目前市场上主流的无线方案为蓝牙,Wifi,Zigbee,433M,315M,2.4G无线等这几种。 蓝牙模块频段为2.4G，目前最新一代的蓝牙4.0技术在低功耗方面有了长足的进步。Wifi的工作频段也是2.4G，它传输的数据非常庞大，能灵活配置成TCP.UDP等不同的工作方式，同时Wifi也是目前生活环境中应用最为广泛的无线技术，它使各种终端设备可以直接通过无线配置的方法接入网络。但是2.4G通讯技术有一个缺点就是因为频率较高，传输距离有限，不适合大面积场合通讯。

Zigbee是近几年兴起的短距离无线传输技术，主要适合用于自动控制和远程控制领域，还有各种嵌入各种设备。它具备很强的灵活性和远程控制能力。ZigBee的底层技术基于IEEE 802.15.4，即其物理层和媒体访问控制层直接使用了IEEE 802.15.4的定义。受制于制造的成本，每块Zigbee芯片至少2美元，这使得它在低端通讯领域没有433M,315M更为实用。

433M,315M为工作在433M、315M频段的低成本采用声表谐振的无线发射电路。该电路结构简单，信号经过阻抗匹配后由芯片内部高频放大，然后再由外部天线设备发送出去。433M无线模块因为成本较低，所以在低端应用场合应用非常广。市面上汽车，电瓶车遥控锁， ? 显示单元

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2.3 总体软件系统设计

软件系统的设计是基于硬件的几个模块编写的，具体的是LCD显示模块，时钟模块，按键模块以及里程模块，而这些模块功能也是在主控模块下才能得到实现，形成一个有机的整体。

各个模块功能说明如下：

(1) 主控模块：负责调用其他模块完成相关功能，从而实现这个系统全部的功能。 (2) LCD显示模块：无乘客时，显示当前系统的时间，包括年月日，星期，时分秒；有乘客时，切换屏幕显示等待时间，里程数，单价以及总金额。

(3) 按键输入模块：实现按键输入功能：共有7个按键开关，其中P1.0是时间调节按键，实现在无乘客时对系统当前时间的修改以及各参数之间切换功能；P1.1和P1.2分别是增大和减小的按键，实现对时间各个参数的调整功能；P1.3是乘客时间/计价的切换键，乘客上车时按下该键开始计费，途中可以按下该键回到时间显示模式来观看时间，再按一次回到计价界面；P1.4是对白天及黑夜不同单价进行切换的按键；P1.5是汽车停止时按下该键进入等待状态，等待时间开始增加，超过3分钟开始每分钟计费。

(4) 时钟模块：将DS1302所储存的BCD码形式的数据读取并转化成十进制的数据，送给1602进行显示。系统功能中有白天/夜晚的计价的区分涉及到时间的判别，在我的设计中该功能由按键来处理完成，故DS1302在系统中的功能是为系统提供时间。

(5) 里程转换计算模块：霍尔传感器A44E感受到磁性，产生脉冲送到外部中断0，单片机接收到脉冲后记录电机每秒钟所转的圈数，再经过自己声明的函数，根据圆形塑料片的周长加上系数的加权换算成乘客途经的里程数。

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