在上次先容的日歷鐘的基本上擴(kuò)展一下：讓它具備檢測(cè)大氣溫度和濕度的成果，一天24小時(shí)不中斷運(yùn)行并按時(shí)檢測(cè)，于是，日歷鐘就搖身一釀成為一個(gè)小小溫濕度計(jì)啦。固然氣象要素許多，不外我們最常用的就是氣溫和濕度。一個(gè)是冷熱水平，一個(gè)是情況氛圍中含水蒸氣的幾多。一般家用溫度計(jì)很常見，濕度計(jì)就較量少，以前有一種干濕球溫度計(jì)，可是用起來(lái)較量貧苦，精確度也不高。此刻應(yīng)用電子技能我們就可以做一個(gè)可以同時(shí)顯示溫度、濕度、時(shí)間的小儀器，放在家里以便隨時(shí)監(jiān)測(cè)我們的小情況。它的特點(diǎn)如下：

1.在單片機(jī)ATMega8L-8PU（以下簡(jiǎn)稱M8）和日歷鐘電路DS1302的基本上，利用一個(gè)在工場(chǎng)顛末緊密校準(zhǔn)的數(shù)字式溫度、濕度傳感器AM2301作為探頭；

2.當(dāng)24小時(shí)持續(xù)事情時(shí)，即使事情電流僅為幾毫安，也不宜利用紐扣電池供電。這次選用可充電的3.6V聚合物鋰電池，使它的安排所在可以不受電源限制，可以在室內(nèi)，也可以在不受陽(yáng)光直射和雨水打仗的室外；

3.具有文字和圖形界面，可以顯示溫度和濕度數(shù)值，以及12小時(shí)內(nèi)的濕度變革記錄曲線，為什么是濕度曲線呢？因?yàn)闅鉁氐淖兏锛o(jì)律一般較量不變，濕度就紛歧樣了，我們可以從濕度變革趨勢(shì)預(yù)計(jì)一下將來(lái)的晴雨大概，這比看燕子飛高飛低要靠譜些吧？?jī)蓚€(gè)界面用按鍵切換；

4.具備鋰電池線性充電電路，通過USB接口從外部取得5V電源，一邊供應(yīng)充電，一邊維持電路繼承事情；
全部元器件安裝在一塊70mm×90mm的小萬(wàn)用板上，正面、不和外形見圖1、圖2。正面左邊誰(shuí)人玄色小烏龜殼就是溫濕度探頭。

電路道理

電路見圖3。圖形點(diǎn)陣液晶、單片機(jī)M8、時(shí)鐘電路DS1302和上次小小日歷鐘基內(nèi)情同，不再反復(fù)。有兩點(diǎn)稍稍差異：
1.液晶的節(jié)制固然照舊通過M8的PD口，但詳細(xì)接線有所改變，不再占用兩根串口線PD0和PD1，目標(biāo)是為此后大概和外部通信預(yù)留接口。這好辦，編程時(shí)從頭界說(shuō)即可；

2.因?yàn)槌Ｓ秒娫词菐а谧o(hù)板的3.6V充電鋰電池（圖3中GB2），它放完電會(huì)自動(dòng)割斷，為了使DS1302繼承事情，必需別的利用一片3V紐扣鋰電池CR1225（圖3中GB1）作為時(shí)鐘芯片的后備電池。也可用法拉電容，但較貴。

TRH是數(shù)字式溫濕度傳感器 AM2301。它內(nèi)部有顛末校準(zhǔn)的電容式濕度傳感器和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC），以及8位單片機(jī)。可丈量溫度范疇是-40～+80℃，精度最大±1℃，濕度范疇是0%～100%，常溫時(shí)精度±3%，判別率都是0.1。溫度信號(hào)、濕度信號(hào)最后都轉(zhuǎn)換為一個(gè)40位的二進(jìn)數(shù)串行輸出。個(gè)中的高16位是濕度，中16位是溫度，低8位是校驗(yàn)和，當(dāng)高16位加中16位便是低8位時(shí)，說(shuō)明丈量功效正確，可以采信。它利用單線總線布局，接線很簡(jiǎn)樸， 470uf 16v，一共就3根線：圖3中的R暗示紅線，接電源（3.3～5.5VΩ），Y暗示黃線，是信號(hào)線，憑據(jù)要求需要外接5kΩ上拉電阻R2，接M8的PC5引腳。B暗示黑線，接地。

輕觸按鈕S1～S5照舊作校時(shí)用，沒有變革。

為了給400mAh的鋰電池充電，通過USB插頭把外部的5V電壓加到智能線性充電模塊TP4054。別的一個(gè)2×2微型自鎖開關(guān)S6可以選擇電池供電，可能電池充電。充電時(shí)5V外部電壓經(jīng)穩(wěn)壓器WY1低落為3.3V為VCC供電。

用上蓄電池了，液晶背光也可以“奢侈點(diǎn)”，偶然用它一下。為此，增加了限流電阻R3和輕觸按鈕S5。

硬件組裝

這個(gè)溫濕度計(jì)電路簡(jiǎn)樸，所需元件不多。除了溫濕度傳感器和充電模塊較量非凡以外，其他都是普通元件。幾個(gè)電阻和退耦電容都是用的貼片元件，尺寸是 0805，和洞洞板可以很好地共同。雖然也可用普通的引線電阻、電容。集成電路利用雙列直插插座反裝，這樣就有效操作了正面液晶屏占用的面積。詳細(xì)做法和小小日歷鐘一樣。

溫濕度傳感器和充電模塊我都是從淘寶網(wǎng)上買的，搜一下“DHT21”和“TP4054”就可以找到大把，價(jià)值不高。溫濕度探頭的敏感元件都是裝在通風(fēng)透氣的烏龜殼內(nèi)，膠死了打不開，也就不要試圖暴力拆解了，以免污染了敏感元件影響機(jī)能。

后面焊裝IC插座的步伐是先把引腳向外折平（這樣子它更像小蜈蚣了），然后把引腳尖端稍向下彎，在洞洞板后面定位后，用尖頭鑷子把引腳尖端逐一捅進(jìn)焊盤洞洞里，外接引線也插入相應(yīng)洞洞里，一并焊接。

要留意兩個(gè)鋰電池最后安裝，安裝前必需先查抄已經(jīng)裝好其他元器件和接線的電路板，確認(rèn)VCC和地端沒有短路妨礙。在焊接前電池先不開封，制止不小心正負(fù)極短路，以至于“出師未捷身先死”。帶引腳的紐扣電池焊好即牢靠了，充電電池則用較厚的雙面膠粘接在電路板后面牢靠。落成后四角必然要裝上墊柱，制止電路板直接與平面打仗。

其他就沒有什么訣竅了，也就不再搞看圖識(shí)物。7cm×9cm的洞洞板安裝全部元件很寬松，實(shí)際上要想使這個(gè)小玩意事情起來(lái)，還要靠“軟工夫”。下面一一解析。

編程之一：AM2301的讀寫時(shí)序

前面說(shuō)過，溫濕度探子輸出的是40位的二進(jìn)數(shù)。在探頭舉辦丈量并輸出數(shù)據(jù)前，主控單片機(jī)M8和探頭有個(gè)握手進(jìn)程，步調(diào)是：

M8的PC5空閑時(shí)一直為高，數(shù)據(jù)線處于釋放狀態(tài)。要啟動(dòng)丈量，M8就在PC5輸出低，使數(shù)據(jù)線拉低1ms以上（措施頂用的10ms），把PC5轉(zhuǎn)為輸入狀態(tài)，外部上拉電阻R2當(dāng)縱然數(shù)據(jù)線升高。在40μs以內(nèi)探頭發(fā)出響應(yīng)：把數(shù)據(jù)線拉低80μs。M8讀到這個(gè)低電平，知道探頭回話了，接著探頭也釋放數(shù)據(jù)線80μs，M8就大白隨后就是數(shù)據(jù)了。數(shù)據(jù)老是以50μs低電平先導(dǎo)，隨后并不是以電平坎坷暗示1、0，而是以高電平脈沖寬度暗示1、0：70μs暗示 1，26～28μs暗示0。為了識(shí)別1和0，M8可在讀先導(dǎo)低電平完成后，延時(shí)35μs再次讀數(shù)據(jù)線，假如為高，就是1，假如為低，就是0。探頭持續(xù)送出 40個(gè)低-高脈沖后，再次拉低數(shù)據(jù)線50μs，竣事數(shù)據(jù)送出。脈沖示意圖如圖4。

實(shí)際利用時(shí)還要留意，丈量應(yīng)舉辦兩次：第一次丈量后，過2s再測(cè)一次，這次M8讀出的數(shù)據(jù)是兩秒前的測(cè)試數(shù)據(jù)。假如持續(xù)丈量，隔斷2s最好，無(wú)論如何不得小于1s。實(shí)際上氣溫和濕度一般也不會(huì)變革那么快。此刻做的是每分鐘測(cè)兩次：在0s和2s各測(cè)一次，2s讀出0s的數(shù)據(jù)，0s讀的是上一分鐘的數(shù)據(jù)，就揚(yáng)棄了。

編程之二：AM2301的數(shù)據(jù)名目

假如數(shù)據(jù)正確（通過查抄和校驗(yàn)），就需要把高16位濕度數(shù)據(jù)換算成十進(jìn)位的3位數(shù)：000到999。在個(gè)位和十位間加上小數(shù)點(diǎn)，就是濕度的百分值。譬喻 M8讀出的高16位是0B0000001100001101=512+256+8+4+1=781。濕度就是78.1%。溫度雷同，可是假如溫度最高位為 1，意味著零下溫度。

編程之三：奈何畫出記錄曲線

要畫出一段時(shí)間的記錄曲線，也就是在液晶上面憑據(jù)這也就是在液晶上面憑據(jù)這段時(shí)間順序記錄的數(shù)值畫出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。
在這塊圖形液晶畫點(diǎn)的根基要領(lǐng)前次已經(jīng)先容過，就是先配置列坐標(biāo)x和頁(yè)坐標(biāo)y，再寫數(shù)據(jù)，用LCDSetxy（unsigned x，unsigned y）和LCDWriData（unsigned data）兩個(gè)函數(shù)就可以在x列y頁(yè)點(diǎn)亮任意8個(gè)點(diǎn)。可是假如直接用頁(yè)坐標(biāo)來(lái)畫出凡是用垂直坐標(biāo)（行坐標(biāo)）暗示的點(diǎn)則很是未便。

要憑據(jù)列坐標(biāo)x和行坐標(biāo)h（h從0到63共計(jì)64行）來(lái)畫一個(gè)點(diǎn)，而這正是畫記錄曲線的基本，我們可以調(diào)動(dòng)一下，先用h/8算出h地址的頁(yè)，譬喻h為45，那么它就在45/8即5頁(yè)。而余數(shù)h%8就是h在該頁(yè)的第幾位（此刻是第5位），讓一個(gè)數(shù)unsigned char tmp=0x01;那把它左移5位獲得的數(shù)值0x20就是用列坐標(biāo)和頁(yè)坐標(biāo)畫點(diǎn)時(shí)需要給液晶輸入的數(shù)值。這些數(shù)值對(duì)付每次僅僅1個(gè)點(diǎn)，從低位到高位只能對(duì)應(yīng)于0x01、0x02、0x04、0x08、0x10、0x20、0x40、0x80這8個(gè)數(shù)中的一個(gè)。這樣我們可以假造一個(gè)函數(shù) LCDPutDot（unsigned char x，unsigned h）；來(lái)在x列，h行畫出一個(gè)點(diǎn)了，詳細(xì)代碼見后文。形式上用隊(duì)列坐標(biāo)參數(shù)，實(shí)質(zhì)上照舊頁(yè)列坐標(biāo)參數(shù)，但卻利便多了。此刻再回到奈何畫濕度記錄曲線。由于液晶像素的限制，程度只能取128點(diǎn)以下。那么假如每6分鐘記錄一次，12小時(shí)就記錄120次，把這120次的濕度數(shù)值和液晶的垂直偏向點(diǎn)位置（與行坐標(biāo)成比例）對(duì)應(yīng)起來(lái)畫一系列點(diǎn)，不就是記錄曲線嗎？雖然垂直偏向只有64點(diǎn)，那么我們就取51點(diǎn)，0到50暗示0到100。還要提醒的是，液晶的垂直偏向，0點(diǎn)在最上面，這和凡是的習(xí)慣相反。那也不要緊，就把（100-h）/2作為垂直坐標(biāo)就對(duì)了，為簡(jiǎn)樸計(jì)，可略去小數(shù)。

至此幾個(gè)編程的要害都說(shuō)完了。按此在措施中插手了新增的函數(shù)：
unsigned char DHT21_ReadByte（void）;//讀探頭串行數(shù)據(jù)
void DHT21_RHT（void）;//提倡檢測(cè)，讀數(shù)
void Show_RHT（void）;//顯示檢測(cè)值
void LcdPutDot（unsignedcharx， 東莞電解電容廠家，unsignedcharh）;//畫點(diǎn)

函數(shù)詳細(xì)內(nèi)容見附件措施。

為了描畫12小時(shí)的記錄曲線，還要設(shè)立一個(gè)120單位的濕度記錄數(shù)組unsigned charRH_record[120]，虧得M8的數(shù)據(jù)區(qū)有512字節(jié)，還很富饒。
每6分鐘往內(nèi)里順序填入一個(gè)記錄，記滿后又從0單位開始。
整個(gè)措施流程和日歷鐘基內(nèi)情同，但有改變：

啟動(dòng)→M8初始化→LCD初始化→查抄1302是否已經(jīng)運(yùn)行中，如不然要初始化并啟動(dòng)它→讀取1302數(shù)據(jù)→打開顯示界面（標(biāo)題、正文和最下面的顯示行）→檢測(cè)溫濕度→延時(shí)2秒→給記錄數(shù)組賦以初值→再次檢測(cè)溫濕度→顯示溫濕度→進(jìn)入措施輪回。

措施輪回是配置一個(gè)用于軟件計(jì)數(shù)的靜態(tài)變量:const unsigned int delta=0;在主輪回while（1）{}中當(dāng)delta未到達(dá)設(shè)定值譬喻3800前它每次遞增，到達(dá)設(shè)定值后再查鍵→健處理懲罰→假如秒數(shù)值改變就刷新日歷鐘的顯示。

有所改變的是假如計(jì)時(shí)到達(dá)1分鐘，就開始一次檢測(cè)溫濕度→2秒后再檢測(cè)并更新溫濕度顯示→假如是6的整數(shù)倍分鐘，則還要在濕度記錄數(shù)組中填入新的濕度記錄。

在S4的按鍵成果觸發(fā)時(shí)就憑據(jù)濕度記錄數(shù)組的數(shù)值逐一繪點(diǎn)，形成曲線。個(gè)中還包羅程度和垂直標(biāo)尺的繪制和當(dāng)前記錄位置指針的繪制。

調(diào)試

調(diào)試進(jìn)程和小小日歷鐘雷同，就不反復(fù)了。只要元件正常，接線正確，加電后把措施注入M8立即就可以運(yùn)行。繪制曲線則要比及1小時(shí)今后才畫出一小段。顛末 12小時(shí)曲線完成，你就可以知道已往12小時(shí)的濕度變革趨勢(shì)了。憑據(jù)我這里來(lái)看（番禺郊區(qū)），濕度顛簸照舊蠻大的，晴熱時(shí)可以低到40%，一下暴雨會(huì)升高到80%以上。

假如發(fā)明溫度、濕度顯示都為0，那么查抄探頭接線是否有斷開。假如溘然不顯示了，那么恭喜你！鋰電池掩護(hù)板發(fā)揮了浸染，沒電了！趕緊切換S6充電吧！在這個(gè)基本上還能進(jìn)一步改造：找出24小時(shí)內(nèi)的最高溫濕度和最低溫濕度；設(shè)定報(bào)警點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警以及把信號(hào)發(fā)送出去等，就靠你啦！

利用

把它充好電，按一下S6，切到電池供電位置就可以了，把它放在桌上、掛在墻上都可以，只要不陽(yáng)光直射，陰涼通風(fēng)就可以。充一次電約莫需要90分鐘，充好后可以用三天以上。