《数字温湿度计—测量电路设计》.doc

1绪论 1.1 本课题国内外发展现状 随着微型计算机和传感器技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，仓库的温度和湿度自动监测控制方面的研究有了明显的进展。美国、日本的仓库监测设施近20年来发展很快，他们结合本国条件做出了具有创新特色的成就，其中仓库环境调控技术均有较高水平，但其监控设备价格昂贵。我国近年引进了多达16个国家和地区的仓库环境控制系统，对吸收国外先进经验、 推动仓库温度湿度自动检测产生了积极的作用，但多因能耗过大，造价高，品种未能配套，未能达到很好的效果。中国的仓库环境综合控制系统必须走适合中国国情的发展道路，在引进、消化、 吸收国内外先进技术和科学管理的基础上， 进行总结提高、集成创新、超前示范，既开发适宜我国经济发展水平，又能满足不同气候条件，接近或达到世界先进水平的智能化仓库监测系统。在专用品种、综合配套技术、贮运营销上，应该研制具有中国知识产权的产品和技术。随着现代科技的发展，电子计算机已用于控制仓库环境。控制系统由中央控制装置、终端控制设备、传感器等组成。先编制出仓库存放粮食最优环境条件的管理程序表，存储于电子计算机的记忆装置中，电子计算机根据程序表确认、修正各仓库的参数，并给终端控制系统指令。终端控制设备向中央控制装置输送检测信息，根据中央控制装置的指令输出控制信号，使电器机械设备执行动作，实现粮食仓库的环境调节。该种系统可以达到自动控制降温、除湿、通风。根据需要，通过键盘将信息输入中央管理室，根据情况可随时调节仓库温度。温度和湿度的测量和控制是许多行业的重要工作目标之一，不论是粮食仓库、中药材仓库，还是图书保存，都需要规定的温度和湿度然而温度和湿度却是最不易保障的指标，针对这一情况，研制可靠且实用的温度和湿度检测与控制系统就显得非常重要。0.5℃ 湿度检测范围 ： 1%-100%RH 检测精度 ： 1%RH 2 系统方案的设计和比较 本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D模拟数字转换芯片的性能，以单片机为核心的一套检测系统，其中包括A/D转换、单片机、温度检测、湿度检测、显示、系统软件等部分的设计。 图2-1 系统总体框图 本设计由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。 信号采集 由温度传感器、湿度传感器及多路开关组成； 信号分析 由A/D转换器、单片机基本系统组成； 信号处理 由串行口LED显示器和报警系统等组成。 2.1 系统总体方案的选择 方案1：基于MCS-51系列单片机嵌入式系统的温湿度检测控制系统 该系统由温度传感器、湿度传感器、8031嵌入式系统、加热设备、加湿设备几部分组成。结构原理框图如图2-2所示。通过温度传感器和湿度传感器测量温室内的温湿度经过AD转换送入8031进行处理，测量结果通过显示电路进行显示。 图2-2 系统结构原理图 方案2：基于MSP430F1232单片机的温湿度检测系统设计本方案采用分别设计温度和湿度采样电路，将集成温度传感器采集得到的电流信号和湿度传感器采集到的电压信号转换为给定范围内的电压信号。然后由MSP430F1232单片机的AD采样端口将该电压信号读入，如果温度小于门限值或者湿度大于门限值就给出报警信号门限值可以通过按键进行设定。 图2-3 系统总体结构图 方案1 MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品，与MCS-48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令, MCS-51具有比较大的寻址空间，地址线宽达16条，同时具备对I/O口的访问能力。由于MCS-51集成了几乎完善的8位中央处理单元，处理功能强，中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器这给应用提供了极大的便利。MCS-51的开发环境要求较低，软件资源十分丰富，介绍其功能特性书籍和开发软件随处可取，在众多的单片机品种中，C51的环境资源是最丰富的MCS-51单片机8031片内没有程序存储器，外部扩展一片或多片含用户程序的EPROM后，就相当于一片8751，因而使用方便灵活，加之价格低廉，目前是应用最广的机型MSP430F1232系列单片机 2.2.2 湿度传感器的选择 方案1：采用HOS-201湿敏传感器。HOS-201湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的工作电压为交流1V以下，频率为50HZ～1KHZ，测量湿度范围为0～100%RH，工作温度范围为0～50℃，阻抗在75%RH（25℃）时为1MΩ。这种传感器原是用于开关的传感器，不能在宽频带范围内检测湿度，因此，主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平。然而，这种传感器只限于一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。 方案2：采用HM1500湿度传感器线性电压