基于MAX7219的溫濕度檢測(cè)裝置及Proteus仿真

魏淑紅+陳榕福+李建波

摘要：利用數(shù)字式溫濕度傳感器SHT11采集溫度和濕度，將采集的溫度和濕度利用集成化串行輸入/輸出共陰極顯示驅(qū)動(dòng)器MAX7219顯示。MAX7219可以方便連接微處理器與8位數(shù)碼管，并對(duì)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示，單片機(jī)更新某個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)不需要改寫其他數(shù)據(jù)。整個(gè)裝置具備顯示亮度可調(diào)、占用控制器引線少、簡(jiǎn)化外圍接口電路、方便使用等諸多優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：溫濕度SHT11；顯示驅(qū)動(dòng)；MAX7219；Proteus；數(shù)碼管

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）29-0275-02

Abstract：The temperature and humidity are collected by the digital temperature and humidity sensor SHT11， and the collected temperature and humidity are displayed by the integrated serial input / output common cathode display driver MAX7219. MAX7219 can connect the microprocessor and the 8 bit digital tube conveniently， and the dynamic scanning of the digital tube shows that when the data is updated by a single chip microcomputer，the other data don't need to be rewritten. The whole device has many advantages， such as adjustable brightness， less controller lead， simplified peripheral interface circuit and convenient use.

Key words： SHT11； MAX7219； Proteus； digital tube

1 概述

溫濕度的測(cè)量在倉(cāng)儲(chǔ)管理、生產(chǎn)制造、氣象觀測(cè)、科學(xué)研究以及日常生活中被廣泛應(yīng)用[1]，傳統(tǒng)的模擬式溫濕度傳感器在測(cè)量溫濕度時(shí)需要進(jìn)行復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定，而且需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的信號(hào)調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，不便于應(yīng)用[2]。SHT11是瑞士Sensirion公司采用獨(dú)特的CMOSens TM技術(shù)生產(chǎn)的具有I2C總線接口的單片全校準(zhǔn)數(shù)字式相對(duì)濕度和溫度傳感器，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及全互換的特點(diǎn)，可以方便的應(yīng)用在各種場(chǎng)合中[3-5]。MAX7219是美國(guó)MAXIM公司生產(chǎn)的串行輸入/輸出共陰極顯示驅(qū)動(dòng)器，可直接驅(qū)動(dòng)8位7段數(shù)字LED顯示器，僅用3個(gè)引腳與單片機(jī)相應(yīng)端連接，而且具有數(shù)字和模擬亮度控制等特點(diǎn)[6-8]。

利用SHT11采集溫度和濕度，將采集的溫度和濕度利用MAX7219控制8位數(shù)碼管進(jìn)行顯示。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

包括溫濕度傳感器SHT11、驅(qū)動(dòng)MAX7219、數(shù)碼管顯示、單片機(jī)最小系統(tǒng)四部分，如圖1所示。

2.1 溫濕度傳感器SHT11

溫濕度傳感器SHT11，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及全互換的特點(diǎn)，在智能家居、科學(xué)研究、生產(chǎn)制造、氣象觀測(cè)中被廣泛應(yīng)用，如圖2所示。

2.2 顯示驅(qū)動(dòng)器MAX7219

MAX7219是一種集成化的串行輸入/輸出共陰極顯示驅(qū)動(dòng)器，它連接CPU與8位數(shù)字的7段數(shù)碼管顯示器。MAX7219片內(nèi)包括一個(gè)BCD編碼器、多路掃描回路、段字驅(qū)動(dòng)器，而且還有一個(gè)8*8的靜態(tài)RAM用來(lái)存儲(chǔ)每一個(gè)數(shù)據(jù)。

與控制器CPU連接的引腳：

l 1：DIN 串行數(shù)據(jù)輸入引腳；

l 12：LOAD 數(shù)據(jù)鎖定引腳；

l 13：CLK 時(shí)鐘引腳；

l 24：DOUT 串行數(shù)據(jù)輸出端口，多個(gè)MAX7219擴(kuò)展時(shí)使用。

與數(shù)碼管連接的引腳：

l 14-17，20-23：數(shù)碼管段碼驅(qū)動(dòng)；

l 2，3，5-8，10，11：數(shù)碼管位碼驅(qū)動(dòng)。

電源、地線：

l 19：V+ 正極電壓輸入，+5V；

l 4，9：GND 地線（須同時(shí)接地）；

l 18：SET 電阻連接到VDD設(shè)置段電流。

2.3 最小系統(tǒng)、數(shù)碼管

單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶振電路、復(fù)位電路、程序存儲(chǔ)器選擇電路，數(shù)碼管為8位共陰極數(shù)碼管。

3 軟件編程

3.1 溫濕度傳感器SHT11

溫濕度傳感器代碼主要包括：

sbit SCK = P2^0； //引腳聲明

sbit DATA = P2^1； //引腳聲明

char s_write_byte（uchar value）；//SHT11寫字節(jié)

char s_read_byte（uchar ack）； //SHT11讀字節(jié)

void s_transstart（void） ； //SHT11啟動(dòng)傳輸

void s_connectionreset（void）；//SHT11連接復(fù)位

char s_measure（uchar *p_value， uchar *p_checksum， uchar mode）； //SHT11溫濕度檢測(cè)

void calc_sth10（float *p_humidity ，float *p_temperature）；//SHT11溫濕度值標(biāo)度變換及溫度補(bǔ)償endprint

3.2 顯示驅(qū)動(dòng)器MAX7219

主要包括引腳聲明、初始化程序、顯示程序：

sbit MAX9219_DIN = P2^2；//引腳聲明

sbit MAX9219_LOAD = P2^3；//引腳聲明

sbit MAX9219_CLK = P2^4；//引腳聲明

void init_MAX9219（）{ //初始化程序

wite7219（0x0c，0x01）；//設(shè)置關(guān)斷模式寄存器

wite7219（0x0f，0x00）；//設(shè)置測(cè)試控制寄存器

wite7219（0x09，0xff）；//設(shè)置譯碼控制寄存器

wite7219（0x0b，0x07）；//設(shè)置掃描界限寄存器

wite7219（0x0a，0x04）； }//設(shè)置亮度控制寄存器

void dis_MAX9219（）{ //顯示程序

unsigned char i；

for（i=1；i<=8；i++） { //8位數(shù)碼管

wite7219（i，HT[i-1]）；}}

4 Proteus仿真及測(cè)試結(jié)果

利用Proteus仿真，節(jié)省了開發(fā)時(shí)間和降低開發(fā)費(fèi)，仿真結(jié)果如圖4所示，然后下載到單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)溫濕度檢測(cè)的效果。

5 結(jié)論

本文利用數(shù)字式溫濕度傳感器SHT11采集溫度和濕度，成功采集到溫度和濕度，并將采集到的溫度和濕度利用共陰極顯示驅(qū)動(dòng)器MAX7219顯示。整個(gè)裝置具有顯示亮度可調(diào)、外圍接口電路簡(jiǎn)便、方便使用等諸多優(yōu)點(diǎn)，預(yù)期會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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