仪表要求：

btu/hr 是英制热量单位,全称是:BRITISH THERMAL UNIT/HOUR，意思是每小时的英制散热量。
其和传统的W的换算关系是:
1 BTU/HR ＝1055.06 焦耳

要计算散热量，就必须要测量温度，湿度，风速（风量），然后使用公式计算出btu/hr。

所以，作为硬件部分需要考虑的问题，主要就是实现温度，湿度，风速（风量）的测量。其他的一些参数，都是软件需要计算的。

仪表要求如下：

功能模块:

硬件模块功能如下图：

通过A/D转换读取热敏电阻和相对湿度传感器的值，然后将频率信号（温湿度传感器信号都转成频率信号）发送给单片机。系统在液晶屏上显示的相关内容符合不同的操作模式。

模块详述：

• 传感器：

温度传感器：热敏电阻，Operation range: -40~100C
湿度传感器：电容式相对湿度传感器，Operation range: 0~100%
风速传感器：红外发射/接收对管

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• A/D 转换和滤波:

通过充分的测试，决定A/D转换电路采用7555，线路如图2，图3所示。

温度频率约为200~12kHz，湿度频率约为18~21kHz，风速频率约为0~1.6kHz。单片机读取它们使用时间捕捉功能A和时间捕捉功能B。

系统时钟源选用4MKHZ晶体高频，使代码在高频下执行，避免在中断程序中占用太长时间。

图2：温度传感器转换线路

C19是参考电容器，用于消除由于电压或温度波动引起的频率偏移。它用于抵消转换电路的电压或温度变化。

传感器探头与主机之间采用PS/2插孔，仅6针，用于VCC、GND、f温度、f湿度、F风速、控制（RH传感器与参考电容之间的切换）和S1信号的传输，使控制与S1共用一条连接线，如图3所示。

模拟多路开关的引脚寄生电容太大（50~130pF），且不稳定，因此模拟多路开关不适合此应用。我们选择9018用于开关，9018的开关电容最大只有1.7pF。

在这个应用中，f只有20kHz，所以Cob更小。在不同温度下进行试验，9018对频率的影响<0.2%（4~20°C）。

图3：湿度传感器转换线路

图4：风速转换线路

在高频下，铁氧体磁珠（U5、U6、U11）电感器的工作原理类似于电阻，而不是电感器。在EMI噪声出现问题的高频段产生主要电阻的阻抗，并使用该电阻吸收噪声。

电容器（C9、C10、C11）可将噪声旁路至接地。

铁氧体磁珠和电容器都能抑制电磁干扰噪声的发射。

图5：温湿度频率信号滤波

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• 单片机MCU：

在此应用中，单片机使用MSP430F135。当断电时，电路保持在低功率模式3（LPM3），并且只消耗平均40微安的电流。

软件会自动将一些参数（例如校准和配置信息）存储在MSP430的信息闪存中，这样在更换电池时不会丢失。

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• 按键：

meter有6个按键：power on / off，up，down，mode，enter，start - average .

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• lcd显示控制：

使用HT1621。THT1621是一个128（32 * 4）段的 LCD Driver。还可以直接用频率驱动蜂鸣器。

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• 电源：

由直流9V适配器或4节AAA电池供电。LDO S81233最大输入电压为DC16V，可直接使用。

图6：电源供应线路

当meter处于低功耗待机模式（LPM3）时，控制传感器块电源的I/O将变高并保持高水平，以最大限度地延长电池寿命。

图7：传感器模块电源控制线路

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主要的功能实现就是以上介绍的这些硬件模块，接下来就是写程序来实现要求功能了。

别看帖子里面写一下只有这一点，不长，但是所有的功能事先都搭过线路进行过反复的验证修改，性能都是有保障的。

之所以要把温湿度信号转成频率信号后再处理，是因为温湿度测棒引线较长，和MCU之间大约有1.5米长，这么长的距离，频率信号受干扰性较小。

如有类似设计问题，欢迎大家探讨。

Posted from my blog with SteemPress : https://kissfirer.000webhostapp.com/btumeter-hw-design

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