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摘要设计中采用基于AD590温度传感器,HS1100湿度传感器,8031单片机的仓库温度湿度监测系统设计。并且此系统设计能够实现实时智能监控,做到方便测量,监控和报警的功能,最主要的是此设计做到简单,造价低廉,测量精度高的仓库温湿度测量仪。
关键词AD590温度传感器;HS1100湿度传感器;8031单片机
中图分类号TP216文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0021-01
0引言
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进行,首要问题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、使方便且测量准确的温湿度测量仪。
1硬件设计方案
1.1AD590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般用于精密温度测量电路。
在被测温度一定时,AD590相当于一个恒流源,把它和5～30V的直流电源相连,并在输出端串接一个1kΩ的恒值电阻,那么,此电阻上流过的电流将和被测温度成正比,此时电阻两端将会有1mV/K的电压信号。
1.2湿度传感器HS1100
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。我们选用HS1100/HS1101湿度传感器。
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。
1.3CD4051多路开关
在本设计中,由于采用了温湿度双量控制,所以在信号采集中将有两个模拟量被提取,所以选用多路开关就是很必要的。本设计选用的是CD4051多路开关,它是一种单片、COMS、8通道开关。该芯片由DTL/TTL-COMS电平转换器,带有禁止端的8选1译码器输入,分别加上控制的8个COMS模拟开关TG组成。
1.4显示与报警电路
本设计是利用8031的串行口实现显示器接口。当8031的串行口未作它用时,使用8031的串行口来外扩显示器。应用8031的串行口方式0的输出方式,在串行口外接移位寄存器74LS164,构成显示器接口。本设计采用峰鸣音报警电路。峰鸣音报警接口电路的设计只需购买市售的压电式蜂鸣器,然后通过MCS-51的1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。
1.5MC14433与8031单片机的接口设计
由于MC14433的A/D转换结果是动态分时输出的BCD码,Q0～Q3HE、DS1～DS4都不是总线式的。因此,MCS-51单片机只能通过并行I/O接口或扩展I/O接口与其相连。对于8031单片机的应用系统来说,MC14433可以直接和其P1口或扩展I/O口8155/8255相连。
1.6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,设计了以单片机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。系统总体设计电路图如下:
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AD590,HS1100及多路开关CD4051组成;信号分析由A/D转换器MC14433,单片机8031基本系统组成;信号处理由串行口LED显示器和报警系统等系统组成。
2系统软件设计
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;
4)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。这里所需要注意的是标度变换,下面简单的介绍一下标度变换:
标度变换:
目的是要把实际采样的二进制值转换成BCD形式的温度值,然后存放到显示缓冲
区34H-3BH。对一般线性仪表来说,标度变换公式为:
Ax=A0+(Am-A0)(Nx-N0)/(Nm-N0)
式中:A0为一次测量仪表的下限;Am为一次测量仪表的上限;Ax为实际测量值;N0为仪表下限所对应的数字量;Nm为仪表上限所对应的数字量;Nx为测量所得数字量。
3总结
本系统采用了微机监控系统,它具有:测温,测湿。系统由温度传感器AD590,湿度传感器HS1100及多路开关元件CD4051进行信号采集,并且我们通过A/D转换器MC14433和单片机8031来进行信号的分析,最后我们通过串口LED显示器和报警系统来进行信号的处理和显示。这种智能的测试方法不费时不费力效率高,并且测量的温度和湿度的误差很小,精度很高,因此总观此系统的设计是一个简单,造价低廉方便且测量准确的温湿度的测量仪。
参考文献
[1]张琳娜,刘武发.传感检测技术及应用.中国计量出版社,1999.
[2]沈德金,陈粤初.MCS-51系列单片机接口电路与应用程序实例.北京航空航天大学出版社,1990.
[3]胡汉才.单片机原理及接口技术.清华大学出版社,1996.
作者简介
徐晓冰,男,河南郑州人,郑州铁路职业技术学院教师,主要从事电子信息工程技术及计算机技术方面的教学与研究。
关键词AD590温度传感器;HS1100湿度传感器;8031单片机
中图分类号TP216文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0021-01
0引言
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进行,首要问题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、使方便且测量准确的温湿度测量仪。
1硬件设计方案
1.1AD590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般用于精密温度测量电路。
在被测温度一定时,AD590相当于一个恒流源,把它和5～30V的直流电源相连,并在输出端串接一个1kΩ的恒值电阻,那么,此电阻上流过的电流将和被测温度成正比,此时电阻两端将会有1mV/K的电压信号。
1.2湿度传感器HS1100
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。我们选用HS1100/HS1101湿度传感器。
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。
1.3CD4051多路开关
在本设计中,由于采用了温湿度双量控制,所以在信号采集中将有两个模拟量被提取,所以选用多路开关就是很必要的。本设计选用的是CD4051多路开关,它是一种单片、COMS、8通道开关。该芯片由DTL/TTL-COMS电平转换器,带有禁止端的8选1译码器输入,分别加上控制的8个COMS模拟开关TG组成。
1.4显示与报警电路
本设计是利用8031的串行口实现显示器接口。当8031的串行口未作它用时,使用8031的串行口来外扩显示器。应用8031的串行口方式0的输出方式,在串行口外接移位寄存器74LS164,构成显示器接口。本设计采用峰鸣音报警电路。峰鸣音报警接口电路的设计只需购买市售的压电式蜂鸣器,然后通过MCS-51的1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。
1.5MC14433与8031单片机的接口设计
由于MC14433的A/D转换结果是动态分时输出的BCD码,Q0～Q3HE、DS1～DS4都不是总线式的。因此,MCS-51单片机只能通过并行I/O接口或扩展I/O接口与其相连。对于8031单片机的应用系统来说,MC14433可以直接和其P1口或扩展I/O口8155/8255相连。
1.6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,设计了以单片机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。系统总体设计电路图如下:
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AD590,HS1100及多路开关CD4051组成;信号分析由A/D转换器MC14433,单片机8031基本系统组成;信号处理由串行口LED显示器和报警系统等系统组成。
2系统软件设计
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;
4)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。这里所需要注意的是标度变换,下面简单的介绍一下标度变换:
标度变换:
目的是要把实际采样的二进制值转换成BCD形式的温度值,然后存放到显示缓冲
区34H-3BH。对一般线性仪表来说,标度变换公式为:
Ax=A0+(Am-A0)(Nx-N0)/(Nm-N0)
式中:A0为一次测量仪表的下限;Am为一次测量仪表的上限;Ax为实际测量值;N0为仪表下限所对应的数字量;Nm为仪表上限所对应的数字量;Nx为测量所得数字量。
3总结
本系统采用了微机监控系统,它具有:测温,测湿。系统由温度传感器AD590,湿度传感器HS1100及多路开关元件CD4051进行信号采集,并且我们通过A/D转换器MC14433和单片机8031来进行信号的分析,最后我们通过串口LED显示器和报警系统来进行信号的处理和显示。这种智能的测试方法不费时不费力效率高,并且测量的温度和湿度的误差很小,精度很高,因此总观此系统的设计是一个简单,造价低廉方便且测量准确的温湿度的测量仪。
参考文献
[1]张琳娜,刘武发.传感检测技术及应用.中国计量出版社,1999.
[2]沈德金,陈粤初.MCS-51系列单片机接口电路与应用程序实例.北京航空航天大学出版社,1990.
[3]胡汉才.单片机原理及接口技术.清华大学出版社,1996.
作者简介
徐晓冰,男,河南郑州人,郑州铁路职业技术学院教师,主要从事电子信息工程技术及计算机技术方面的教学与研究。