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基于51单片机的仓库温湿度监测系统的设计
选题背景
防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容,是衡量仓库
管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。
为保证日常工作的顺利进行,首要任务是加强仓库内温度与湿度的监测
工作。但传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿
度试纸等测试器材,通过人工进行检测,对不符合温度和湿度要求的库
房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低,
且测试的温度及湿度误差大,随机性大。因此我们需要一种造价低廉、
使用方便且测量准确的温湿度测量仪。
系统总体设计
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,设计以8031基本
系统为核心的一套检测系统,其中包括A/D转换、单片机、复位电路、
温度检测、湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。
系统总体框图
1
系统由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。
1、信号采集:由AD590、HS1100及多路开关CD4051组成;
2、信号分析:由A/D转换器MC14433、单片机8031基本系统组成;
3、信号处理:由串行口LED显示器和报警系统等组成。
温度传感器
AD590是电流型温度传感器,通过对电流的测量可得到所需要的温度
值。根据特性分挡,AD590的后缀以I,J,K,L,M表示。AD590L,AD590M
一般用于精密温度测量电路,其电路外形如下图所示,它采用金属壳3
脚封装,其中1脚为电源正端V+;2脚为电流输出端I0;3脚为管壳,
一般不用。
AD590外形
1、流过器件的电流(μA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔
文)度数,即:IT/T=1μA/K。式中:IT—流过器件(AD590)的电流,
单位μA。T—热力学温度,单位K。
2、AD590的测温范围-55℃-+150℃。
3、AD590的电源电压范围为4V-30V。电流IT变化1μA,相当于温
度变化1K。
4、输出电阻为710MΩ。
5、精度高。
2
湿度传感器
测量空气湿度的方式很多,其原理是根据某种物质从其周围的空气
吸收水分后引起的物理或化学性质的变化,间接地获得该物质的吸水量
及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高
分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测
量的。下面介绍HS1100/HS1101湿度传感器及其应用。
一、特点
不需校准的完全互换性,高可靠性和长期稳定性,快速响应时间,
专利设计的固态聚合物结构,由顶端接触(HS1100)和侧面接触(HS1101)
两种封装产品,适用于线性电压输出和频率输出两种电路,适宜于制造
流水线上的自动插件和自动装配过程等。
信号分析与处理A/D转换
为了把温度、湿度检测电路测出的模拟信号转换成数字量送CPU处
理,本系统选用了双积分A/D转换器MC14433,它精度高,分辨率达
1/1999。MC14433是三位半双积分型的A/D转换器,具有精度高,抗干扰
性能好的优点,其缺点是转换速率低,约1—10次/秒。在不要求高速转
换的场合,例如,在低速数据采集系统中,被广泛采用。MC14433A/D转
换器与国内产品5G14433完全相同,可以互换。MC14433A/D转换器的被
转换电压量程为199.9mV或1.999V。转换完的数据以BCD码的形式分四
次送出。
3
软件设计
温度控制主程序的设计应考虑以下问题:(1)键盘扫描、键码识别
和温度显示;(2)温湿度采样,数字滤波;(3)越限报警和处理;(5)
温度标度转换。通常,符合上述功能的温度控制程序由主程序和T0中断
服务程序两部分组成。
主程序流程图
4
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