便攜式溫、濕度檢測儀的開發(fā)與研制

前言

　　導彈庫房對溫濕度有非常嚴格的要求。溫濕度集散控制技術通常是利用溫濕度傳感器采集信號，然后將模擬信號進行A/D變換，傳送給微處理器(下位機)進行處理、運算，最后下位機將運算結果上傳給控制中心(上位機)，并由控制中心控制驅動除濕機、空調機等設備進行自動控溫控濕，以達到最終控溫控濕精度要求。本文介紹了一種通用型溫濕度檢測儀，它運用80C52單片機和A/D、X5045(帶 EEPROM的看門狗)芯片，具有造價低、性能穩(wěn)定、控制精度高，使用靈活操作簡便等特點，即可獨立作為一般的溫濕度測量儀表使用，也可多臺聯(lián)網(wǎng)，配合PC機作為一套集數(shù)據(jù)采集、控制和存儲為一體的高性能的溫濕度控制系統(tǒng)使用。

　　系統(tǒng)設計

　　本儀器以單片機為核心，整個硬件系統(tǒng)(圖1)分為以下幾個模塊：溫濕度模擬信號采集調理，模/數(shù)轉換，顯示，鍵盤，控制輸出，通信接口及中央處理模塊。該儀器的工作流程是：由溫濕度傳感器采集環(huán)境的溫濕度參數(shù)，將通過溫濕度調理電路后的溫濕度參量輸入模/數(shù)轉換模塊，實現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉換，轉換后的數(shù)字量送入微處理器AT89C52，進行進一步處理。鍵盤部分實現(xiàn)測控儀工作溫濕度范圍的設置。串口通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳以及測控儀聯(lián)網(wǎng)工作時的相互通信。

　　溫濕度模擬信號采集

　　溫濕度傳感器對環(huán)境的實際溫濕度值進行采集轉換，并以微弱的電信號形式輸入，這種電信號需經(jīng)多級放大調理才可能進行高精度A/D轉換，具有多級放大的溫濕度模擬量采集調理電路分別如圖2和圖3所示，調理之后的溫濕度值分別有0～5V和0～10V兩種標準輸出電壓，以增強其適用性能。

　　A/D轉換

　　A/D轉換采用TLC2543芯片，它具有12位的分辨率，提供的最大采樣率為66k Sample/s，具有高速轉換能力和通用的控制能力。片內(nèi)的14通道多路器可以選擇11個輸入中的任何一個或3個內(nèi)部自測試電壓中的一個，采樣-保持是自動的。它可以通過一個串行的3態(tài)輸出端(DATA OUT)與主處理器或其它外圍的串行口通訊，輸出轉換結果。TLC2543的8位控制字數(shù)高4位(D7~D4)決定溫濕度轉換通道號，低 4位決定輸出數(shù)據(jù)長度及格式。

　抗干擾及設定值存儲器

　　X5045是一種集看門狗，電壓監(jiān)控和串行EEPROM三種功能于一身的可編程電路:看門狗對系統(tǒng)提供保護功能，當系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設置時間時，電路中的看門狗通過RESET信號向CPU做出反應;電壓監(jiān)控功能保護系統(tǒng)免受低電壓的影響，當電源電壓降到允許范圍以下時，系統(tǒng)將復位，直到電源電壓返回穩(wěn)定值為止;X5045的存儲器與CPU可通過串行通信方式接口，共有4096個位，可以按512×8個字節(jié)來放置數(shù)據(jù)。

　　X5045的看門狗功能可有效的防止程序“跑飛”，提高了控制器在復雜環(huán)境下工作的抗干擾性及可靠性。另一方面，利用X5045的串行存儲器實現(xiàn)系統(tǒng)溫度測量范圍的上下限設定值、濕度測量范圍的上下限設定值的存儲，當前一次關機之后再重新開機時，系統(tǒng)會自動由EEPROM中相應的地址讀取設定值，以其為標準進行工作，如果溫濕度測量范圍的設定值有新的改動，則改動之后的新設定值將覆蓋掉舊設定值而被保存到相應的存儲器地址。而且，檢測儀的通訊地址也保存在此，以利于多個檢測儀組成網(wǎng)絡工作時，方便的被控制中心(上位機)進行分別訪問進行通信。串行存儲其中還保存有根據(jù)實際環(huán)境對監(jiān)測儀進行標定的標定值。

　　顯示及鍵盤

　　顯示部分采用四組七端數(shù)碼管和四個發(fā)光二極管，四組七段數(shù)碼管分別顯示設定的溫度測量范圍的上下限值、測量的實時溫度值和設定的濕度測量范圍的上下限值、測量的實時濕度值。由C52的P0口控制8個三極管來點亮數(shù)碼管，P2口的高四位通過16選1芯片74LS154來決定點亮的數(shù)碼管的位數(shù)，具體電路如圖4所示(限于篇幅，只畫出兩組數(shù)碼管)，四個發(fā)光二極管分別用來進行溫讀值濕度值超出設定的測量范圍的指示。