【正文】 器和報(bào)警系統(tǒng)等組成 信號采集 溫度傳感器集成溫度傳感器 AD590 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的集成兩端感溫電流源。西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 采用多路并行模擬量輸入通道信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路采樣 /保持器采樣 /保持器采樣 /保持器A / D 轉(zhuǎn)換器A / D 轉(zhuǎn)換器A / D 轉(zhuǎn)換器接口接口接口C P U圖 21 多路并行模擬量輸入通道這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點(diǎn)為：（1）可以根據(jù)各輸入量測量的要求選擇不同性能檔次的器件。可見精度是較高的。 采用 HS1100/HS1101 濕度傳感器HS1100/HS1101 電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進(jìn)行濕度測量的。作為電流輸出型傳感器的一個(gè)特點(diǎn)是，和電壓輸出型相比，它有很強(qiáng)的抗外界干擾能力?！妗ｃ~電阻的溫度系數(shù)比鉑電阻大，價(jià)格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。缺點(diǎn)是價(jià)格貴，溫度系數(shù)小，受到磁場影響大，在還原介質(zhì)中易被玷污變脆。 溫度傳感器的選擇 采用熱電阻溫度傳感器熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測溫元件。 設(shè)計(jì)過程及工藝要求 基本功能檢測溫度、濕度顯示溫度、濕度控制溫度、濕度過限報(bào)警 主要技術(shù)參數(shù) 溫度檢測范圍 ： 30℃+150 ℃測量精度 ： ℃?濕度檢測范圍 ： 10%100%RH檢測精度 ： 2%RH顯示方式 ： 溫度：四位顯示 濕度：四位顯示西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)警方式 ： 三極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴音報(bào)警第 2 章 方案的比較和論證當(dāng)將單片機(jī)用作測控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)總要有被測信號懂得輸入通道，由計(jì)算機(jī)拾取必要的輸入信息。淀粉除直接用十食品、造紙、紡織、醫(yī)藥等領(lǐng)域外，絕大多數(shù)用十深加工。本文的研究是通過控制烘干過程中的烘干溫度、烘干時(shí)間等因素，來增加淀粉得率，使成品淀粉中蛋白質(zhì)含量降低，得到最佳的烘干條件。計(jì)算機(jī)的控制應(yīng)用一般分為兩個(gè)方面:一是計(jì)算機(jī)在控制系統(tǒng)中的離線應(yīng)用，另一是計(jì)算機(jī)在控制系統(tǒng)中的在線應(yīng)用。此外高溫烘干的淀粉加工困難降低了工業(yè)價(jià)值 [27]。時(shí)間過長，細(xì)胞壁的纖維強(qiáng)度下降，有一部分細(xì)小纖維留在淀粉中很難分離。因此，淀粉烘干是淀粉生產(chǎn)工藝中非常重要的工序之一。因此北方淀粉集中產(chǎn)區(qū)大量使用淀粉烘干設(shè)備，將淀粉烘干后貯存和銷售，由于不恰當(dāng)?shù)氖褂煤娓稍O(shè)備，造成大量的高溫烘干淀粉上市，給淀粉深加工業(yè)帶來不良影響，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，應(yīng)該引起淀粉生產(chǎn)行業(yè)和加工行業(yè)高度重視。提高淀粉烘干效率，降低烘干費(fèi)用，從而降低成本，以進(jìn)一步擴(kuò)大淀粉的工業(yè)應(yīng)用等要求顯的日益緊迫。淀粉烘干的目的是把濕潤的淀粉烘干加工來得到干燥的優(yōu)質(zhì)淀粉，以便淀粉的存放。目前，世界各國研究人員正在致力十在保證烘干效果，縮短烘干時(shí)間的研究，以期達(dá)到提高淀粉烘干效果，縮短烘干時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，得到干燥的優(yōu)質(zhì)淀粉的目的。為取代人工操作，提高測量溫濕度過程及控制過程的自動(dòng)化程度，本課題研究將單片機(jī)技術(shù)引入測量與控制過程，實(shí)現(xiàn)干燥參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整。在線控制方面，由于計(jì)算機(jī)身處其中，因此要求計(jì)算機(jī)體積小、功耗低、系統(tǒng)在淀粉干燥中的應(yīng)用研究價(jià)格低廉以及控制功能強(qiáng)等，這正是單片機(jī)的用武之地。通過對干燥玉米采取不同的烘干條件，來增加淀粉的得率。隨著石油危機(jī)的出現(xiàn)及石油化工生產(chǎn)過程嚴(yán)重污染環(huán)境，也使淀粉衍生物開發(fā)和利用更加引人注目，這一新型產(chǎn)業(yè)已發(fā)展成為精細(xì)化學(xué)品和能源工業(yè)的一個(gè)新領(lǐng)域，具有十分廣闊的前景。對于測量系統(tǒng)而言，如何準(zhǔn)確獲得被測信號是其核心任務(wù)；而對測控系統(tǒng)來講，對被控對象狀態(tài)的測試和對控制條件的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。按 IEC 標(biāo)準(zhǔn)測溫范圍200～650℃，百度電阻比 W（100）= 時(shí)，R0 為 100Ω 和 10Ω，其允許的測量誤差 A 級為177。在工業(yè)中用于50～180℃測溫。AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì)損壞。AD590 的測量信號可遠(yuǎn)傳百余米。 采用 HOS201 濕敏傳感器HOS201 濕敏傳感器為高濕度開關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流 1V 以下，頻率為50HZ～1KHZ，測量濕度范圍為 0～100%RH，工作溫度范圍為 0～50℃，阻抗在75%RH（25℃）時(shí)為 1MΩ。不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時(shí)間，專利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（HS1100）和側(cè)面接觸（HS1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動(dòng)插件和自動(dòng)裝配過程等。綜合比較方案一與方案二，方案一雖然滿足精度及測量濕度范圍的要求，但其只限于一定范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。總體成本可以作得較低；（2）硬件復(fù)雜，故障率高；（3）如果信號處理電路復(fù)雜時(shí)，接口不夠用；（4）軟件簡單，各通道可以獨(dú)立編程； 采用多路分時(shí)的模擬量輸入通道信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路采樣 /保持器A / D 轉(zhuǎn)換器接口C P U多路切換器圖 22 多路分時(shí)的模擬量輸入通道這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點(diǎn)為：（1）對 ADC、S/H 要求高；（2）處理速度慢；（3）硬件簡單，成本低；（4）軟件比較復(fù)雜綜合比較兩種方案，多路分時(shí)的模擬量輸入通道硬件簡單，更為適合于本設(shè)計(jì)系西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）統(tǒng)對于模擬量輸入的要求，所以選擇多路分時(shí)的模擬量輸入通道作為信號的輸入。（1）主要特性AD590 是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。T——熱力學(xué)溫度，單位 K。AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì)損壞?！妗Ｆ渲?TT2 起恒流作用，可用于使左右兩支路的集電極電流 I1 和 I2 相等；TT4 是感溫用的晶體管，兩個(gè)管的材質(zhì)和工藝完全相同，但 T3 實(shí)質(zhì)上是由 n 個(gè)晶體管并聯(lián)而成，因而其結(jié)西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）面積是 T4 的 n 倍。圖 3 中的電阻 R 是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電阻值，因而在基準(zhǔn)溫度下可得到 1μA／K 的 I 值。TT12 和 T10為啟動(dòng)電路，其中 T5 為恒定偏置二極管。而 C1和 R4 則可用來防止寄生振蕩?！　「鶕?jù)上式不難看出，要想改變 ΔU BE，可以在調(diào)整 R5 后再調(diào)整 R6，而增大 R5 的效西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）果和減小 R6 是一樣的，其結(jié)果都會(huì)使 ΔU BE減小，不過，改變 R5 對 ΔU BE的影響更為顯著，因?yàn)樗懊娴南禂?shù)較大。但由于 AD590 的增益有偏差，電阻也有偏差，因此應(yīng)對電路進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的方法為：把 AD590 放于冰水混合物中，調(diào)整電位器 R2，使V0=+25=（mV） 。如此反復(fù)調(diào)整多次，直至 0℃時(shí)，V 0=0mV，100℃時(shí) V0=100mV 為止。（5）多路檢測信號的實(shí)現(xiàn) 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)為八路的溫度信號采集，而 MC14433 僅為一路輸入，故采用CD4051 組成多路分時(shí)的模擬量信號采集電路，其硬件接口如圖 36 所示圖 36 八路分時(shí)的模擬量信號采集電路硬件接口攝氏溫度（單位：℃）AD590 電流（單位：uA）經(jīng) 10KΩ 電壓（單位：V）10 0 10 20 30 40 50 60 100 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 濕度傳感器測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周圍空氣的濕度。圖 37a 為濕敏電容工作的溫、濕度范圍?？梢娋仁禽^高的。集成定時(shí)器 555 芯片外接電阻RR2 與濕敏電容 C，構(gòu)成了對 C 的充電回路。其中，充放電時(shí)間為 t 充電=C（R4+R2）Ln2 t 放電=CR2 Ln2因而，輸出的方波頻率為f=1/(t 放電+t 充電)=1/[ C（R4+R2）Ln2]可見，空氣濕度通過 555 測量電路就轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之呈反比的頻率信號，表 32 給出了其中的一組典型測試值。因此，多路開關(guān)通常是一種具有雙向能力的器件。CD4051 的內(nèi)部原理框圖如圖 310 所示。若 INH 為高電平，則為禁止各通道和輸出端 OUT/IN 接至；若 INH 為低電平，則允許各通道按表 32 關(guān)系和輸出段 OUT/IN 接通。其它情況下，輸出端 OUT/IN 輸出端 OUT/IN和各通道的接通關(guān)系如下表 33 各通道的接通關(guān)系圖輸入狀態(tài) 接通通道 輸入狀態(tài) 接通通道INH C B A INH C B A0 0 0 0 0 0 1 0 1 50 0 0 1 1 0 1 1 0 60 0 1 0 2 0 1 1 1 70 0 1 1 3 1 X X X 均不顯示0 1 0 0 4 信號分析與處理 A/D 轉(zhuǎn)換（1）A/D 轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)為了把溫度、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，本系統(tǒng)選用了雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器 MC14433，它精度高，分辨率達(dá) 1/1999。常用的有 位雙積分 A/D 裝換器 MC14433 和 位雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器 ICL7135（2）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(diǎn)，其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速率低，約 1—10 次/秒。轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)以BCD 碼的形式分四次送出。VSS： 數(shù)字地端。C1 一般為 。轉(zhuǎn)換啟動(dòng)/結(jié)束信號端EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端，正脈沖有效。DS1 對應(yīng)千位，DS4 對應(yīng)個(gè)位。當(dāng) DSDS3 和 DS4選通期間，輸出三位完整的 BCD 碼數(shù)，但在 DS1 選通期間，輸出端 Q0Q3 除了表示個(gè)位的 0 或 1 外，還表示了轉(zhuǎn)化值的正負(fù)極性和欠量程還是過量程其含意見表 34表 34 DS1 選通時(shí) Q3～Q0 表示的結(jié)果Q3 Q2 Q1 Q0 表示結(jié)果1 X X 0 千位數(shù)為 00 X X 0 千位數(shù)為 1X 1 X 0 結(jié)果為正X 0 X 0 結(jié)果為負(fù)0 X X 1 輸入過量程1 X X 1 輸入欠由表 34 可知 Q3 表示 1/2 位，Q3= “0”對應(yīng) 1，反之對應(yīng) 0。對于 89S51 單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)來說， MC14433 可以直接和其 P1 口或擴(kuò)展 I/O 口 8155/8255 相連。其中包括若干特殊功能寄存器（SFR） AT89S51 時(shí)鐘有兩種方式產(chǎn)生，即內(nèi)部方式和外部方式。 AT89S51 內(nèi)部有一個(gè)可編程的、全雙工的串行接口。AT89S51 內(nèi)部有兩個(gè) 16 位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T0、T1。西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 外部特性（引腳功能）