【正文】 提高。 同時傳感器技術作為新技術革命和信息社會的重要技術基礎，是現(xiàn)代科技的開路先鋒，也是當代科學技術發(fā)展的一個重要標志。傳感器技術、通信技術、計算機技術、分別對應信息技術中的采集、傳 輸和處理。如果說計算機是人類大腦的擴展，那么傳感器就是人類五官的延伸。當集成電路、計算機技術飛速發(fā)展時，電腦的運算速度和信息處理能力得以成倍的提高，這時人們才逐步認識到信息攝取裝置：傳感器沒跟上信息技術的發(fā)展，因而驚呼“大腦發(fā)達、五官不靈”。世界上技術發(fā)達的國家對傳感器技術開發(fā)都十分重視。這些技術的發(fā)展也為倉庫的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展提供了科學依據(jù)。 ? 溫 濕 度是生活及生產(chǎn)中最基本的物理量，它表征的是物體的冷熱程度 和濕潤程度 。自然界 中任何物理、化學過程都緊密的與溫 濕 度相聯(lián)系。在很多生產(chǎn)過程中，溫 濕 度的測量 和控制度直接和安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等重大技術 經(jīng)濟指標相聯(lián)系。因此，溫 濕 度的測量與控制在國民經(jīng)濟各個領域中均受到了相當程度的重視。 在實際的生產(chǎn)實驗環(huán)境下，由于系統(tǒng)內(nèi)部與外界的熱交換 和濕潤程度 是難以控制的，其 它因素 的干擾也是無法精確計算的， 因此溫 濕度 度量的變化往往受到不可預測的外界環(huán)境擾動的影響。為了使系統(tǒng)與外界的能量交換盡可能的符合人們的要求，就需 要采取其他手段來達到這樣一個 溫濕度控制的 目的 。 因此，對溫 濕 度的控制精度要求比較高的情況下，是不應許出現(xiàn)過沖現(xiàn)象的，即不應 許實際溫 濕 度超過控制的目標溫 濕 度。特別是隔熱效果 和濕潤程度 很好的環(huán)境。溫 濕 度一旦出現(xiàn)過沖，將難以很快 把溫 濕 度降下來。 并且防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫日常工作的重要內(nèi)容，是衡量倉庫管理質(zhì)量的重要指標。它直接影響到儲備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進行，首要問題是加強倉庫內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測工作。但傳統(tǒng)的方法是用與濕度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測量計和濕度試紙等測試器材，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的庫房進行通風、去濕和降溫等工作。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度及濕度 誤差大，隨機性大。因此我們需要一種造價低廉、使用方便且測量準確的溫濕度測量儀。 6 第二章 系統(tǒng)總體設計 本章從系統(tǒng)總體設計框圖、系統(tǒng)工作流程、系統(tǒng)的功能介紹作了系統(tǒng)介紹。 系統(tǒng)總體設計框圖 本設計是基于單片機對數(shù)字信號的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可以產(chǎn)生模擬信號，和 A/D 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的性能，此設計以 AT89S51 基本系統(tǒng)為核心的一套檢測系統(tǒng)，其中包括 A/D 轉(zhuǎn)換、單片機、復位電路、溫度檢測、濕度檢測、鍵盤及 顯示、報警電路、系統(tǒng)軟件等部分的設計。系統(tǒng)總體方框圖如圖 。 圖 系統(tǒng)總體框圖 本設計由信號采集、信號分析和信號處理三個部分組成的： (1) 信號采集 由 AD590、 HS1101 及多路開關 CD4051 組成； (2) 信號分析 由 A/D轉(zhuǎn)換器 MC1443單片機 AT89S51基本系統(tǒng)組成； (3) 信號顯示 由串行口 LED顯示器和報警電路組成。 AD590 溫度檢測 CD4051 多路開關 MC14433A/D 轉(zhuǎn)換 HS1101 濕度檢測 CD4051 多路開關 單片機 AT89S51 串行口LED 顯示 報警電路 MC14433A/D 轉(zhuǎn)換 7 系統(tǒng)工作流程 整個檢測系統(tǒng)的核心器件是單片機，它是整 個系統(tǒng)的“心臟”由它來接收 溫濕信號并控制協(xié)調(diào)各功能模塊的正常工作。一方面 AD590 集成傳感器采集溫度信號，信號經(jīng)過整理放大后送 A/D 轉(zhuǎn)換器，由此將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號后送至 CPU 進行運算處理，另一方面濕度傳感器 HS1101將采集的濕度信號通過以 555定時器為主的單穩(wěn)態(tài)電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號直接送至 AT89S51 進行處理，在單片機內(nèi)部， CPU 根據(jù)模擬量與數(shù)字量的對應關系，把收到的數(shù)字量與溫濕度值一一對照，找出合適的溫濕度值進行顯示，達到測溫測濕的目的。顯示部分由液晶芯片 YM19264 輔助單片機來完成，并可通過鍵盤輸入指令進行控制，充分提 高了單片機的工作效率。 因 AT89S51內(nèi)含 4KB的 EEPROM，不需外擴展存儲器，可使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單。 系統(tǒng)的功能介紹 本系統(tǒng)可對溫濕度值進行實時檢測，測溫范圍可為 55～ +150。 C，根據(jù)糧倉內(nèi)實際溫度變化情況，將測溫范圍設定為 070。 C?？蓽y濕度測量范圍是（ 0100） %RH，這也足以滿足對濕度的測量要求。所測溫濕度值通過 YM19264 鍵盤顯示芯片顯示。整個系統(tǒng)測量精度高、穩(wěn)定性好，性能上能夠達到遠距離測量溫濕度的要求，適于安置在倉庫內(nèi)進行檢測。 8 第三章 硬件系統(tǒng)設計 本章從器件選擇 、性能特點、電路分析等方面對硬件系統(tǒng)進行了討論。 硬件結(jié)構(gòu)及設計原理 單片機 AT89S51 為了設計此系統(tǒng)，此系統(tǒng)采用了 AT89S51 單片機作為控制芯片，它具有以下特性：片內(nèi)程序存儲器含有 4KB 的 Flash 存儲器，允許在線編程，擦寫周期可達 1000 次；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含 128 字節(jié)的 RAM； I/O 口具有 32根可編程 I/O 線；具有兩個 16 位 I/O 線；中斷系統(tǒng)具有 6個中斷源、 5 個終端矢量、 2 個中斷優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)；串行口是一個全雙工的串行通信口；具有兩個數(shù)據(jù)指針 DPTR0 和 DPTR1；低 功耗節(jié)電模式有節(jié)電模式和掉電模式；包含 3 級程序鎖定位； AT89S51 的電源電壓為 ~， AT89LS51 的電源電壓為 ~；振蕩器頻率 0~33MHz（ AT89S51）， 0~16MHz(AT89LS51)；具有片內(nèi)看門狗定時器；靈活的在線片內(nèi)編程模式（字節(jié)和頁編程模式）；具有斷電標志模式 POF。 AT89S51 引腳如圖 。 9 圖 89S51 的引腳圖 功能說明如下： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口， 每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口 ： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL門電流，當 P2 口被寫 1時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 1 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上 拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當P3 口寫入 1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的 。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 10 EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi) 部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 MC14433A/D 轉(zhuǎn)換器 MC14433A/D 轉(zhuǎn)換器的特點 本系統(tǒng)選用了雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器 MC14433，可以把溫度、濕度檢測電路測出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送 CPU 處理，它精度高，分辨率達 1/1999。由于 MC14433 只有一路輸入，而本系統(tǒng)檢測的多路溫度與濕度信號輸入，故選用多路選擇電子開關，可輸入多路模擬量。 由于雙積分方法二次積分時間比較長，所以 A/D 轉(zhuǎn)換速度慢，但精度可以做得比較高；對周期信號變化的干擾信號積分為零，抗干擾性能也比較好。 MC14433A/D 轉(zhuǎn)換器件簡介 MC14433 是三位半雙積分型的 A/D 轉(zhuǎn)換器，具有精度高，抗干擾性能好的優(yōu)點，其缺點是轉(zhuǎn)換速率低，約 1~10 次 /秒。在不要求高速轉(zhuǎn)換的場合，在低速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，被廣泛采用。 MC14433A/D 轉(zhuǎn)換器的被轉(zhuǎn)換電壓量程為 。轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)以 BCD 碼的形式分四次送出。 123456789101112V A G N DV R E FVXR1R 1 /C 1C1C 0 1C 0 2DUC L K 1C L K 0V E E V s sE O C/O RD S 4D S 3D S 2D S 1Q0Q1Q2Q3VDD 242322212019181716151413MC 1 4 4 3 3 圖 M