专利名称：低功耗温湿度记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能够定时的低功耗、小体积、高可靠性的便携式温湿度记录仪。
背景技术：
温湿度记录仪是一种微型测量仪器，可以定时自动记录被测环境介绍的温度，湿度，并储存测量结果，通过与计算机相连接，可对测量数据进行分析。由于这种仪器无需人工干预，还可以应用于一些人工无法监测的环境，如空调系统调试、干燥等场合。将保存的检测结果准确无误的传输到相连的计算机中，以实现后期的数据分析是非常重要的。随着存储器价格的下降和产品种类的丰富，大容量的非易失性存储器逐渐开始得到广泛应用。这样，随之而来的是传输时间和数据的增加，现有技术中的温湿度记录仪的功耗都比较大， 传输速率也比较慢，因此，对记录仪的长时间使用时很不利的。另外，现有的记录仪大多数采用模拟式的温湿度传感器，这样，需要在处理器部分或在电路中增加模数转换电路，增加了系统的功耗；以上都会令对这些对于记录仪这种电池敏感型设备中电池的使用时间大大缩短。
发明内容本实用新型的目的在于弥补现有技术中的不足之处，提供一种与电脑连接方便，容量大、测量精度高、功耗低的温湿度记录仪。技术方案提供一种低功耗温湿度记录仪。所述低功耗温湿度记录仪包括微控制器Ul、若干外部储存器、温湿度传感器SENS0R1、通用串口总线芯片U6及通用串口接口 Jl。所述微控制器Ul通过I/O 口与温湿度传感器SENS0R1以及外部存储器连接，所述通用串口接口 Jl通过通用串口总线芯片U6与微控制器Ul连接。其中，所述微控制器Ul采用MSP430F437芯片，所述温湿度传感器SENS0R1的DATA脚与微控制器Ul的56脚连接，并通过第一电阻Rl与微控制器Ul的62脚连接；所述温湿度传感器SENS0R1的SCK脚与微控制器Ul的61脚连接；所述温湿度传感器SENS0R1的VDD脚与微控制器Ul的62脚连接。所述通用串口总线芯片U6的TXD脚分别与微控制器Ul的53、55脚连接，所述通用串口总线芯片U6的RXD脚与微控制器Ul的54脚连接。所述通用串口接口 Jl的V⑶S脚分别与通用串口总线芯片U6的REGIN、VBUS脚连接；所述通用串口接口 Jl的D-脚与通用串口总线芯片U6的D-脚连接；所述通用串口接口Jl的D+脚与通用串口总线芯片U6的D+脚连接。技术效果微控制器通过普通的I/O 口与温湿度传感器以及外部存储器连接，通过控I/O 口的电平高低，提供对两器件操作的时钟信号，实现温湿度测量，同时在规定好的时刻把测量数据存入外部存储器件中。实际应用时，通过USb传输芯片接口把该记录仪和计算机连接起来，通过上位机上的VC程序对记录仪参数(系统时钟，记录时间间隔和开始记录方式)进行设置(PC通过VC控制与单片机进行通信)，其中记录仪开启记录的方式有三种当前时间开启、将来某时间开启、设置采样时间、实时测量。设置完成以后，将记录仪跟计算机断开连接，记录仪即可按照预先设置的开启模式开始测量并记录温湿度数据。数据测量结束后，将记录仪取回并与PC重新连接，通过PC上的VC程序可以将EEPROM中记录的温湿度数据导出形成Excel表格和数据曲线，以便分析处理。

[0010]图I本发明具体实施例低功耗温湿度记录仪的电路图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。参照图I，本实施例中的温湿度记录仪主要包括微控制器Ul，非易失性存储器U2、U3、U4、U5，通用串口总线芯片U6，通用串口接口 Jl，温湿度传感器模块SENS0R1。其中，微控制器采用TI公司的低功耗单片机，该芯片可单独进行方向控制I/O引脚，具有12位分辨率的A/D转换器。可在双时钟模式下运行，外部晶体振荡器采用32.768kHz晶体振荡器，为系统提供精确的实时时钟。此种单片机具有超低功耗唤醒功能，具有增强型USART模块，能实现串口自动唤醒器件，从而方便实现系统的低功耗设计。传感器模块采用盛世瑞恩公司的SHTlX型数字式传感器。SHTlX是单片集成的数字温湿度传感器，所有信号的调理都在芯片内部完成，采用I C总线实现通信，完成数据和时钟的传输，而且直接输出数字信号。该传感器温度测量具有14 bit分辨率，相对湿度有12 bit的分辨率。这样不仅节省了单片机的I / O 口线，而且减少了 A / D器件，降低了成本。MSP430F435与SHTll连接，只需用2条I / O 口线分别作为数据线DATA和时钟线SCK,并在DATA端接入I只上拉电阻，同时在VDD及GND端接入I支去耦电容，通过相应的软件设计，即可完成数据的采集与传输。采集数据的外部存储器为Microchip公司的24LC5 12型，该芯片支持2线串行接口，可以存储最大64 K数据，存储量大。由于存储和测量数据不是同步的，EEPROM可以与传感器共用SCK引脚，另外选择单片机一个I / O 口做DATAl脚，该引脚同样要接上拉电阻。通用串口总线采样的是CP2103，它是一种高度集成的USB转UART桥接器，提供一个使用最小化的元件和PCB空间实现RS232转USB的简便的解决方案。该芯片包含一个USB 2.0全速功能控制器，USB收发器，振荡器和带有全部的调制解调器控制信号的异步串行数据总线(UART)，全部功能集成在一个5mm X 5mm MLP-28封装的1C。中无需其他的外部USB元件。片内EEPROM可以用于由原始设备制造商自定义USB供应商代码、产品代码、产品描述文字、功率标牌、版本号和器件序列号等数据的存储空间。EEPROM可以通过USB在应用板上进行编程，这使得在产品制造和调试过程中就可以实现对它进行编程。使用CYGNAL免费提供的器件驱动程序，可以很容易地将CP2101用于实现一个有效的COM 口。Cygnal提供的免税的实用COM 口(VCP)器件驱动器允许一个基于CP2101的产品作为PC机的一个COM 口使用。CP2101的UART接口处理所有的RS232信号包括控制和握手信号所以现存的系统固件无需改动。在许多现存的RS232设计中，更新从RS232到USB所要做的就是用CP2101取代RS232级别的转换器。器件选型的原则是在实现系统的功能的前提下尽量降低功耗，减小记录仪的体积。单片机的工作频率对功耗的影响很大，频率越高，功耗越大。在采用32kHz晶振、3 V工作电压时msp430系列单片机的典型工作电流只有15 μ Α,使用32. 768kHz的外部晶体振荡器，在休眠模式下为系统提供实时时钟，大大降低了系统的功耗。参照图I，本实施例系统由3V纽扣电池供电，通过MSP430F435单片机对温湿度传感器采集的数据进行转换读取并存储到EEPROM当中，同时写入当前的测量时间，记录当前的温湿度数据，实现了实时记录的要求，当于电脑连接时通过上位机软件能够读出数据， 显示温湿度变化曲线。实现了体积小、低功耗、高精度、长时间测量，典型使用寿命2年。以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。
权利要求1.一种低功耗温湿度记录仪，其特征在于，所述低功耗温湿度记录仪包括微控制器(U1)、若干外部储存器、温湿度传感器(SENS0R1)、通用串口总线芯片(U6)及通用串口接口(Jl); 所述微控制器(Ul)通过I/O 口与温湿度传感器(SENS0R1)以及外部存储器连接，所述通用串口接口(Jl)通过通用串口总线芯片(U6)与微控制器(Ul)连接。
2.根据权利要求I所述的低功耗温湿度记录仪，其特征在于，所述微控制器(Ul)采用MSP430F437芯片，所述温湿度传感器(SENS0R1)的DATA脚与微控制器(Ul)的56脚连接，并通过第一电阻(Rl)与微控制器(Ul)的62脚连接；所述温湿度传感器(SENS0R1)的SCK脚与微控制器(Ul)的61脚连接；所述温湿度传感器(SENS0R1)的VDD脚与微控制器(Ul)的62脚连接； 所述通用串口总线芯片(U6)的TXD脚分别与微控制器(Ul)的53、55脚连接，所述通用串口总线芯片(U6)的RXD脚与微控制器(Ul)的54脚连接； 所述通用串口接口(Jl)的V⑶S脚分别与通用串口总线芯片(U6)的REGIN、VBUS脚连接；所述通用串口接口(Jl)的D-脚与通用串口总线芯片(U6)的D-脚连接；所述通用串口接口(Jl)的D+脚与通用串口总线芯片(U6)的D+脚连接。
专利摘要本实用新型公开了一种低功耗温湿度记录仪。所述低功耗温湿度记录仪包括微控制器(U1)、若干外部储存器、温湿度传感器(SENSOR1)、通用串口总线芯片(U6)及通用串口接口(J1)；所述微控制器(U1)通过I/O口与温湿度传感器(SENSOR1)以及外部存储器连接，所述通用串口接口(J1)通过通用串口总线芯片(U6)与微控制器(U1)连接。
文档编号G01D9/00GK202382753SQ20112019064
公开日2012年8月15日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者罗德义 申请人:大连大工安道船舶技术有限责任公司