基于單片機的倉庫溫濕度監測系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 C14433 引腳圖 MC14433 的引腳（圖 ）功能說明如表 11 表 功能說明 電源及共地端 外界電阻及電容端 轉換啟動 /結束信號端 過量程信號輸出端 VDD：主工作電源 +5V。 VEE：模擬部分的負電源端，接5V。 VAG：模擬地端。 VSS：數字地端。 VR：基準電壓。 RI：積分電阻輸入端， VX=2V時， R1=47?； VX=200M 時，R1=27K?。 C1：積分電容輸入端。 C1 一般為 。 C0C02：外界補償電容端，電容取值約 。 R1/C1： R1 與C1 的公共端。 CLKI、 CLKO ： 外界振蕩器時鐘調節電阻 Rc， Rc一般取 470 K?左右。 EOC：轉換結束信號輸出端，正脈沖有效。 DU：啟動新的轉換，若 DU與 EOC 相連，每當 A/D 轉換結束后，自動啟動新的轉換。 OR———— ：當 |Vx|?VR，過量程 /OR 輸出低電平。位選通控制線 DS4~DS1：選擇個、十、百、千位，正脈沖有效。 DS1 對應千位， DS4 對應個位。每個選通脈沖寬度為 18個時鐘周期，兩個相應脈沖之間間隔為 2個時鐘周期。 BCD 碼輸出線 Q0~Q3： BCD 碼輸出線。其中 Q0 為最低位， Q3為最高位。當 DS DS3 和 DS4 選通期間，輸出三位完整的 BCD 碼數，但在 DS1 選通期間，輸出端 Q0~Q3 除了表示個位的 0 或 1 外，還表示了轉化值的正負極性和欠量程還是過量程其含義見表 ， DS1 選通時 Q3～ Q0 表示的結果。 表 DS1 選通時 Q3～ Q0表示的結果 Q3 Q2 Q1 Q0 表示結果 1 * * 0 千位數為 0 0 * * 0 千位數為 1 * 1 * 0 結果為正 * 0 * 0 結果為負 0 * * 1 輸入過量程 1 * * 1 輸入欠量程 12 由表可知 Q3 表示 1/2 位， Q3=“ 0”對應 1，反之對應 0。 Q2 表示極性， Q2=“ 1”為正極性，反之為負極性。 Q0=“ 1”表示超量程：當 Q3=“ 0”時，表示過量程；當 Q3=“ 1”時，表示欠量程。 溫度采集系統 集成溫度傳感器的選擇 集成溫度傳感器實質上是一種半導體集成電路，它是利用晶體管的 be結壓降的不飽和值VBE與熱力學溫度 T和通過發射極電流 I的關系實現對溫度的檢測。集成溫度變換器把作為感溫元件的結型溫敏器件與外圍電路集成在同一芯片上 , 實現了溫度變換器的小型化。由于附加了線性化電路 , 因此變換器線性極好 , 解決了溫敏器件非線性問題。集成溫敏變換器還具有高靈敏度、高電平輸出、穩定性好 , 易于與讀出電路和控制電路接口等優點。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸 出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為 10mV/K，溫度 0。 C時輸出為 0，溫度 25。 C時輸出 。電流輸出型的靈敏度一般為 1μ A/ K。溫度檢測在工農業生產、國防、科研以及日常生活等領域占有重要地位。 AD590是 AD公司利用 PN結正向電流與溫度的關系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。這種器件在被測溫度一定時 , 相當于一個恒流源。該器件具有良好的線性和互換性 ,測量精度高 , 測溫范圍寬而且容易實現。并具有消除電源波動的特性。即使電源在 5～ 15V之間變化 ,其電流只是在 1μ A以下作微小變化。因為 AD590是恒流器件 , 所以適合遠距離傳送 , 也容易實現智能數字化顯示。 AD590 的性能特點 AD590是電流型溫度傳感器 ,一般用于精密溫度測量電路 ,其電路外形如圖 ,它采用金屬殼 3腳封裝 , 其中 1腳為電源正端 V+； 2腳為電流輸出端 Io； 3腳為管殼 ,一般不用。集成溫度傳感器的電路符號如圖 圖 AD590 的外形電路 圖 集成溫度傳感器電路符號 13 AD590的主要特性如下 ： 兩端器件：電壓輸入。 靈敏度： 1μ A/ K。即電流輸出 溫度每增加 1。 C，它會增加 1μ A輸出電流。 較寬的檢測范圍： 55～ +155。 C。 較寬的工作電壓： +4～ +30V。 AD590可以承受 44V正向電壓和 20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。 輸出電阻為 710MW。 精度高，線形好： AD590共有 I、 J、 K、 L、 M五檔，其中 M檔精度最高，在 55。 C～ +150。C范圍內，非線性誤差為177。 。 C。 AD590 的工 作原理 AD590 溫度感測器是一種已經 IC 化的溫度感測器，它會將溫度轉換為電流。其規格如下：溫度每增加 1℃，它會增加 1μ A 輸出電流。可量測范圍 55℃至 150℃。供應電壓范圍 +4V至 30V。 AD590 的接腳圖及零件符號如圖 所示： 圖 AD590 的接腳圖及零件符號 AD590 的輸出電流是以絕對溫度零度 (273℃ )為基準，每增加 1℃，它會增加 1μ A輸出電流，因此在室溫 25℃時，其輸出電流 Io=(273+25)=298μ A。 Vo 的值為 Io乘上 10K，以室溫 25℃而言，輸 出值為 (10K 298μ A)。量測 Vo 時，不可分出任何電流，否則量測值會不準。 電路設計 AD590 的輸出電流 I=(273+T)μ A(T 為攝氏溫度 )，因此量測的電壓 V 為 (273+T)μ A 14 10K=(+T/100)V。為了將電壓量測出來又需使輸出電流 I不分流出來，我們使用電壓追隨器其輸出電壓 V2等于輸入電壓 V。 由于一般電源供應較多零件之后，電源是帶噪聲的，因此我們使用齊納二極管作為穩壓零件，再利用可變電阻分壓，其輸出電壓 V1需調整至 。接下來我們使用差動放大器其輸出 Vo為（ 100K/10K）（ V2V1） =T/10，如果現在為攝氏 28℃，輸出電壓為 ，輸出電壓接 A/D 轉換器，那么 A/D 轉換輸出的數字量就和攝氏溫度成線形比例關系。 AD590 溫度傳感器使用原理如圖 。 圖 AD590 溫度傳感器使用原理圖 濕度檢測 濕度傳感器的選擇 測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據某種物質從其周圍的空氣中吸收水分后引起的物理或化學性質的變化，電容式、電阻式和濕漲式濕敏元件分別 是根據其高分子材料吸濕后的介電常數、電阻率和體積隨之發生變化而進行濕度測量的。 HS1101 是一種高分子濕敏電容傳感器 , 濕敏電容是一種在高分子薄膜上形成的電容，高分子薄膜上的電極是很薄的金屬微孔蒸發膜，水分子可通過兩端的電極被高分子薄膜吸附或釋放，隨著這種水分子的吸附或釋放，高分子的介電系數將發生相應的變化。由于介電系數100K 20K 10K 20K 10K 100K +12V +12V 5V +12V 5V +12V V1 V2 +12V 5V V0 + + + OP1 OP2 OP3 15 隨空氣的相對濕度變化而變化。所以只要測定電容 C 值就可得相對濕度。其具有不需校準的完全互換性、高可靠性和長期穩定性，響應時間快速。專利設計的固態聚合物結構，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電 路，適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。 HS1101 的性能特點 HS1101 的主要性能特點如下： (1) 相對濕度在 0%～ 100%RH范圍內 , 相對濕度為 55%RH時的典型電容值約 182pF溫度系數為 。 C 可見精度是較高的，常溫使用無需溫度補償，無需校準。相對濕度在 (33～75) %RH 之間時平均靈敏度為 。 (2) HS1101 有響應快 (響應時間小于 5S)、線性度高、 高可靠性及長期穩定性 (年漂移量 %RH/年 )、常時間飽和下快速脫濕等優點。 (3) 供 電電壓一般選 +5V 最高不超過 +10V。 +5V 供電時間的漏電僅為 1nA，工作溫度范圍為 40。 C～ 100。 C。 (4) 產品具有良好的互換性。在標準條件下（ 10KHZ、 +25。 C），更換 HS1101 時不需要重新標定。 鍵盤及顯示接口擴展 芯片的選擇 鍵盤及顯示部分擴展選擇 YM19264液晶顯示， YM19264是 深圳市耀宇科技有限公司 ， 單個芯片就能完成鍵盤輸入和 LCD顯示控制兩種功能。 由于它本身可提供掃描信號，因而可代替 CPU完成鍵盤和顯示器的控制，從而減輕了 CPU的負擔， 提高了運算速度，而且接口方便、顯示穩定、程序簡單、可靠性高、使用方便。 硬件各單元電路結構 上電手動復位電路 AT89C51 單片機復位信號是高電平有效的，其有效時間應持續 2 個機器周期以上。為了保證應用系統可靠地復位，在設計復位電路時，通常使復位引腳保持 10ms 以上的高電平。圖中 RESET 按鍵未按下時，單片機剛接通電源，就進入了上電復位狀態，在單片機開始工作了以后，如按下 RESET，由兩電阻組成的串聯分壓電路使 RST 得到一個高電平，從而使單片機重新復位；松開按鍵，復位信號消失，單 片機可開始正常工作。 16 圖 上電手動復位電路 振蕩電路 根據本設計需要， AT89C51 的振蕩電路由一個 6MHZ 和兩個 20PF 的電容組成。這個電路是一個典型的單片振蕩電路。 圖 振蕩電路 溫度采集電路 首先，我們根據 AD590的特性，找出其輸出電流值與溫度值的關系。具體說明如下： AD590輸出電流是以絕對溫度零度 (－ 273。 C)為基準，每增加 1。 C，它會增加 1μ A輸出電流，例如在室溫 25。 C時 ，其輸出電流 Io=(273+25)=298μ A。故 AD590的輸出電流 I=(273+T)μ A(T為攝氏溫度 )。 溫度采集電路分析