基于A(yíng)VR單片機的多通道溫濕度傳感器檢定系統

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)，設計了一種基于AVR單片機的多通道溫濕度傳感器檢定系統。該系統硬件上采用AVR系列微控制器ATmega16和24位高精度A／D轉換芯片ADS1232，實(shí)現了對溫濕度傳感器的數據信息采集；軟件系統基于RS 232串口，利用數據庫SQL Server 2000和VC技術(shù)，實(shí)現了溫濕度傳感器的自動(dòng)檢定。結果表明，系統大大提高了溫濕度傳感器的檢定效率和準確度。
關(guān)鍵詞：微控制器；溫濕度傳感器；多通道傳感器；檢定系統

隨著(zhù)地面自動(dòng)氣象站的投入業(yè)務(wù)使用，山東省的大監自動(dòng)氣象站和區域自動(dòng)氣象站已經(jīng)建成1 500多個(gè)，使我省的業(yè)務(wù)水平大幅提高，隨著(zhù)業(yè)務(wù)量增加的同時(shí)，也給計量檢定工作能力提出了新的要求。但近些年來(lái)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(shí)、檢定效率低，因此迫切設計出一套自動(dòng)檢定溫濕度傳感器的系統，為了改善這種狀況，在VC 6．0環(huán)境下使用MSComm通信控件和數據庫技術(shù)，開(kāi)發(fā)了自動(dòng)站溫濕度傳感器數據采集及處理系統，實(shí)現8路溫濕傳感器的數據批量采集，用以提高溫濕度傳感器的檢定效率和準確度。

1 系統的整體結構及功能描述
該設計以AVR單片機和高精度A／D轉換芯片ADS1232為核心，能對溫濕度傳感器進(jìn)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(jìn)行測量。這樣就需要將鉑電阻信號轉換成電壓信號實(shí)現溫度的采集。該設計采用REF200激發(fā)出200μA的恒流電流。濕度中輸出0～1 V的電壓，對應0％～100％的濕度。為了達到對溫濕度值的高精度采集。在此采用高精度的24位A／D轉換器ADS1232來(lái)實(shí)現。該設計通過(guò)檢測溫濕度傳感器輸出的信號，實(shí)現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(guò)串口送入計算機中顯示，系統結構框圖如圖1所示。

2 硬件設計
2．1 系統硬件綜述
該系統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轉換電路ADS1232電路、串行通信電路等組成。
2．2 系統控制核心
該系統采用ATmeGA16單片機。該單片機是一種低功耗8位RISC指令集單片機，具有豐富的片內外設，內置512 B E2PROM，I／O驅動(dòng)能力強，特別適合低功耗型儀器儀表的控制。
單片機通過(guò)對高精度A／D轉換芯片ADS1232實(shí)現對傳感器的溫度和濕度的信息采集，并與標準值進(jìn)行比較，通過(guò)比較實(shí)現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(shí)現單片機與PC機的通信的同步性，采用外部7．372 8 MHz晶振作為主時(shí)鐘。

2．3 恒流源激發(fā)電路
該設計中采用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(diǎn)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字控制模擬電子開(kāi)關(guān)CD4051實(shí)現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(lái)實(shí)現X分別與X0～X7通道選通，如圖4所示。