基于AVR單片機的多通道溫濕度傳感器檢定系統(tǒng)

摘要：為了提高溫濕度傳感器檢定的效率，為氣象業(yè)務(wù)的發(fā)展提供快捷的服務(wù)，設(shè)計了一種基于AVR單片機的多通道溫濕度傳感器檢定系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件上采用AVR系列微控制器ATmega16和24位高精度A／D轉(zhuǎn)換芯片ADS1232，實現(xiàn)了對溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)信息采集；軟件系統(tǒng)基于RS 232串口，利用數(shù)據(jù)庫SQL Server 2000和VC技術(shù)，實現(xiàn)了溫濕度傳感器的自動檢定。結(jié)果表明，系統(tǒng)大大提高了溫濕度傳感器的檢定效率和準(zhǔn)確度。
關(guān)鍵詞：微控制器；溫濕度傳感器；多通道傳感器；檢定系統(tǒng)

隨著地面自動氣象站的投入業(yè)務(wù)使用，山東省的大監(jiān)自動氣象站和區(qū)域自動氣象站已經(jīng)建成1 500多個，使我省的業(yè)務(wù)水平大幅提高，隨著業(yè)務(wù)量增加的同時，也給計量檢定工作能力提出了新的要求。但近些年來溫濕度傳感器的檢定很大程度上仍停留在人工檢定階段。這種檢定方法耗時、檢定效率低，因此迫切設(shè)計出一套自動檢定溫濕度傳感器的系統(tǒng)，為了改善這種狀況，在VC 6．0環(huán)境下使用MSComm通信控件和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，開發(fā)了自動站溫濕度傳感器數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)，實現(xiàn)8路溫濕傳感器的數(shù)據(jù)批量采集，用以提高溫濕度傳感器的檢定效率和準(zhǔn)確度。

1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及功能描述
該設(shè)計以AVR單片機和高精度A／D轉(zhuǎn)換芯片ADS1232為核心，能對溫濕度傳感器進行檢定。該溫濕度傳感器是溫度和濕度一體化的傳感器，溫度檢測的原理為利用PT100對溫度進行測量。這樣就需要將鉑電阻信號轉(zhuǎn)換成電壓信號實現(xiàn)溫度的采集。該設(shè)計采用REF200激發(fā)出200μA的恒流電流。濕度中輸出0～1 V的電壓，對應(yīng)0％～100％的濕度。為了達(dá)到對溫濕度值的高精度采集。在此采用高精度的24位A／D轉(zhuǎn)換器ADS1232來實現(xiàn)。該設(shè)計通過檢測溫濕度傳感器輸出的信號，實現(xiàn)對此溫濕度傳感器的檢定，單片機讀取的傳感器輸出信息，通過串口送入計算機中顯示，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計
2．1 系統(tǒng)硬件綜述
該系統(tǒng)硬件電路由單片機電路、恒流源激發(fā)電路、8路選擇電路、高精度A／D轉(zhuǎn)換電路ADS1232電路、串行通信電路等組成。
2．2 系統(tǒng)控制核心
該系統(tǒng)采用ATmeGA16單片機。該單片機是一種低功耗8位RISC指令集單片機，具有豐富的片內(nèi)外設(shè)，內(nèi)置512 B E2PROM，I／O驅(qū)動能力強，特別適合低功耗型儀器儀表的控制。
單片機通過對高精度A／D轉(zhuǎn)換芯片ADS1232實現(xiàn)對傳感器的溫度和濕度的信息采集，并與標(biāo)準(zhǔn)值進行比較，通過比較實現(xiàn)對待檢定傳感器的檢定。
單片機核心電路如圖2所示。為了實現(xiàn)單片機與PC機的通信的同步性，采用外部7．372 8 MHz晶振作為主時鐘。

2．3 恒流源激發(fā)電路
該設(shè)計中采用REF200產(chǎn)生200μA的恒流源激勵，用于激勵PT100產(chǎn)生電壓信號，恒流源芯片REF200具有單通道輸出(100±0．5)μA的高精度，并且具有±25 ppm／℃極低的溫度漂移，這一特點使REF200非常適合用于此溫濕度傳感器中PT100的檢測。恒流源激勵電路如圖3所示。
2．4 溫、濕度8路通道選擇電路
溫、濕度8路通道選擇電路采用通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)CD4051實現(xiàn)1～8的選擇。將REF200的輸出電流信號接入CD4051的3號管腳，單片機的I／O口輸出控制信號控制4051的A，B，C引腳來實現(xiàn)X分別與X0～X7通道選通，如圖4所示。