基于μc/OS-II的多傳感器測控系統研究

2.2 傳感器電路設計

溫度檢測電路選用Dalls公司生產(chǎn)的三線(xiàn)式數字溫度傳感器DS18B20。該器件只有3個(gè)引腳,不需要外部元件,一條數據線(xiàn)進(jìn)行通信。該電路的檢測溫度范圍設計為0~+50℃；精度為0.5℃；用9bit數字量來(lái)表示溫度；每次將溫度轉換成數字量需200ms。在單總線(xiàn)工作方式下,允許一條信號線(xiàn)上掛接多個(gè)DS18B20,DS18B20都有唯一的ROM代碼。在多點(diǎn)溫度測控系統中,ROM代碼是識別和操作DS18B20的基礎；無(wú)論讀取還是選擇對某一個(gè)傳感器進(jìn)行操作,SPCE061A必須發(fā)送64位ROM代碼。

本系統用3塊DS18B20來(lái)實(shí)現對環(huán)境溫度的檢測,保證在被測環(huán)境范圍內,溫度分布均勻,測量更加準確,使用時(shí)將DS18B20放置在被測環(huán)境的不同位置。獲得溫度信息時(shí),先由SPCE061A的IOB15腳發(fā)送一個(gè)1ms的復位脈沖,以使DS18B20復位后將向SPCE061A 發(fā)送一個(gè)回應脈沖,SPCE061A接到回應脈沖后將發(fā)送讀DS18B20序列號的讀ROM命令,以分別讀取三個(gè)DS18B20的序列號；然后,SPCE061A再發(fā)出定位命令以選擇在線(xiàn)的DS1820并進(jìn)行溫度轉換。當溫度轉換完成后,SPCE061A的IOB15腳會(huì )發(fā)送DS1820的存儲命令,從而完成溫度信息數據的轉換和讀取。

2路濕度傳感器采用Honeywell公司生產(chǎn)的HIH3605,它為熱固性聚合物電容傳感器,帶集成信號處理電路,5 V恒壓供電, 放大線(xiàn)形電壓輸出0~5VDC對應0~100%RH（相對濕度）,精度為±3%RH。低功耗設計200μA驅動(dòng)電流,寬工作溫度范圍-40℃~+85℃,穩定性好,低的溫度飄移,抗化學(xué)腐蝕性能優(yōu)良。由于HIH3605為大信號輸出且線(xiàn)性度良好,因此,可省去復雜的信號放大及整形電路,只需經(jīng)過(guò)CPU內部的A/D轉換器將與濕度值成正比的電壓值轉換成16位數字量,和標準進(jìn)行比對,然后決定是進(jìn)行加濕還是通風(fēng)(溫度適宜的風(fēng))。

2路氧濃度檢測選用 DW-02型氧濃度傳感器,該傳感器是一種化學(xué)式的氣體擴散型燃料電池,廣泛應用在環(huán)保節能、航天等領(lǐng)域,用以小環(huán)境氧濃度監測。主要特點(diǎn)是體積小、響應快、線(xiàn)性好、溫漂小等特點(diǎn),穩定。主要技術(shù)指標: 響應時(shí)間≤30秒(滿(mǎn)量程的90%) ；測量范圍0～50% O2 ；溫度系數＞0.003% O2/℃ ；線(xiàn)性誤差+0.2%～-0.1% O2 ；使用溫度范圍-20℃～+50℃ ；輸出電流1.1mA+15% 。 本系統測定的含氧量不得低于4.5%。

由于是冬季,當儲藏室環(huán)境溫度高于14℃或濕度大于95%RH、或氧濃度低于4.5%設定值時(shí),不能直接將冷空氣送入儲藏室,必須將室外空氣加熱到12℃送入,否則,會(huì )造成紅薯受冷變質(zhì)。三個(gè)參數中,最主要的是溫度值,然后是濕度。繼電器電路的工作情況如表1所示。

表1 繼電器控制電路工作情況

2.3 鍵盤(pán)、顯示電路及通信接口設計

系統鍵盤(pán)電路由3根線(xiàn)連接至SPCE061A的IOA0~IOA2組成,它們分別是功能鍵,增加鍵,減少鍵,用來(lái)實(shí)現溫、濕度氧濃度的上、下限及控制時(shí)間的設置功能。測控儀采用HT1621驅動(dòng)128段LCD顯示器,用于顯示現場(chǎng)的溫、濕度值、O2濃度以及故障和報警狀態(tài)。HT1621是一個(gè)128(32×4)段、內存映射、多功能、I2C接口的LCD驅動(dòng)器。這里利用其兩線(xiàn)串行模式與單片機接口,簡(jiǎn)化了與單片機的接口電路設計,并減少了硬件資源的占用。

為了將實(shí)時(shí)采集的氧濃度、溫濕度數值保存下來(lái),SPCE061A通過(guò)IOB7/10 RS232總線(xiàn)將氧濃度溫濕度值傳輸給上位PC機,以便于主計算機完成數據存儲。