便攜式溫、濕度檢測儀的開(kāi)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(shù)通常是利用溫濕度傳感器采集信號，然后將模擬信號進(jìn)行A/D變換，傳送給微處理器(下位機)進(jìn)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(dòng)除濕機、空調機等設備進(jìn)行自動(dòng)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(mén)狗)芯片，具有造價(jià)低、性能穩定、控制精度高，使用靈活操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，即可獨立作為一般的溫濕度測量?jì)x表使用，也可多臺聯(lián)網(wǎng)，配合PC機作為一套集數據采集、控制和存儲為一體的高性能的溫濕度控制系統使用。

　　系統設計

　　本儀器以單片機為核心，整個(gè)硬件系統(圖1)分為以下幾個(gè)模塊：溫濕度模擬信號采集調理，模/數轉換，顯示，鍵盤(pán)，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，將通過(guò)溫濕度調理電路后的溫濕度參量輸入模/數轉換模塊，實(shí)現模擬量到數字量的轉換，轉換后的數字量送入微處理器AT89C52，進(jìn)行進(jìn)一步處理。鍵盤(pán)部分實(shí)現測控儀工作溫濕度范圍的設置。串口通信實(shí)現數據上傳以及測控儀聯(lián)網(wǎng)工作時(shí)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(shí)際溫濕度值進(jìn)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(jìn)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。片內的14通道多路器可以選擇11個(gè)輸入中的任何一個(gè)或3個(gè)內部自測試電壓中的一個(gè)，采樣-保持是自動(dòng)的。它可以通過(guò)一個(gè)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位控制字數高4位(D7~D4)決定溫濕度轉換通道號，低 4位決定輸出數據長(cháng)度及格式。

　抗干擾及設定值存儲器

　　X5045是一種集看門(mén)狗，電壓監控和串行EEPROM三種功能于一身的可編程電路:看門(mén)狗對系統提供保護功能，當系統發(fā)生故障而超過(guò)設置時(shí)間時(shí)，電路中的看門(mén)狗通過(guò)RESET信號向CPU做出反應;電壓監控功能保護系統免受低電壓的影響，當電源電壓降到允許范圍以下時(shí)，系統將復位，直到電源電壓返回穩定值為止;X5045的存儲器與CPU可通過(guò)串行通信方式接口，共有4096個(gè)位，可以按512×8個(gè)字節來(lái)放置數據。

　　X5045的看門(mén)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(shí)現系統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(guān)機之后再重新開(kāi)機時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)由EEPROM中相應的地址讀取設定值，以其為標準進(jìn)行工作，如果溫濕度測量范圍的設定值有新的改動(dòng)，則改動(dòng)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(gè)檢測儀組成網(wǎng)絡(luò )工作時(shí)，方便的被控制中心(上位機)進(jìn)行分別訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行通信。串行存儲其中還保存有根據實(shí)際環(huán)境對監測儀進(jìn)行標定的標定值。

　　顯示及鍵盤(pán)

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