【正文】 10%～90%)]。 在微機化測控系統(tǒng)中，因為被測對象的各種數(shù)據(jù)的量綱和數(shù)值與A/D轉(zhuǎn)換的輸入值是不同的，所有這些都必須經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)換成A/D所能接收的信號0~5V，再由A/D轉(zhuǎn)換成00H~0FFH的數(shù)字量。其變換公式如下： （5）式（5）中Y表示參數(shù)測量值，表示參數(shù)量程最大值，表示參數(shù)量程最小值，表示對應的A/D轉(zhuǎn)換后的輸入值，表示對應的A/D轉(zhuǎn)換后的輸入值，X表示測量值Y對應的A/D轉(zhuǎn)換值。因此如求YV電壓所對應的數(shù)字量時，只需令X=Y/K(bit)，再將X變?yōu)?6進制數(shù)即可求得相應的數(shù)字量。建立濕度與數(shù)字量間的線性模型為：H=D+其中H表示濕度值，D表示H所對應的數(shù)字量，表示線性系數(shù)，表示線性常數(shù)。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義。 主程序流程圖系統(tǒng)監(jiān)控程序是系統(tǒng)的主程序，它是系統(tǒng)程序的框架，控制著單片機系統(tǒng)按預定操作方式運轉(zhuǎn)。將各個功能程序以子程序的形式寫好，當寫主程序的時候，只需要調(diào)用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調(diào)整，消除寄存器沖突和I/O沖突即可。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調(diào)用之外，還有一個好處那就是以后寫程序的時候如果要用到，就可以直接調(diào)用這個單元功能模塊。 語音報警子程序模塊通過以上的LED顯示，基本上完成了空氣濕度計的設計要求，但為了完善其功能，特設計了語音報警子程序模塊，用戶可根據(jù)自己對溫濕度的使用要求，通過鍵盤自行設置溫度及濕度的報警值，當溫度或濕度值超出用戶設定的范圍時，本系統(tǒng)可以自行執(zhí)行語音報警。 在對溫濕度檢測模塊進行調(diào)試時：先檢查該模塊電路連接是否正確，再接通電路，使該模塊處于工作狀態(tài)，用萬用表測出此時輸出的模擬電壓值；然后改變測試環(huán)境即改變空氣溫度和濕度，再按以上步驟操作記錄下這時的模擬電壓值，比較其有無變化。但是由于系統(tǒng)大都工作的環(huán)境往往具有一定的干擾源，常常給系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行造成威脅，使系統(tǒng)難以達到額定的或要求的性能指標，使系統(tǒng)測試結果與實際產(chǎn)生誤差，嚴重之時，甚至不能正常工作或系統(tǒng)癱瘓而停止工作。干擾噪聲頻率范圍分布很寬，其來源有如下幾種：首先，由測量電路各種環(huán)節(jié)（如模擬電路、電子開關電路等）產(chǎn)生熱噪聲的影響；其次，A/D量化也會帶來高頻噪聲；另外，還存在測試系統(tǒng)本身及其周圍的雜散電磁場和交流電源產(chǎn)生的串入高頻干擾噪聲和工頻干擾。電阻熱噪聲是電阻體內(nèi)自由電子熱運動產(chǎn)生的，在電阻體內(nèi)兩端就表現(xiàn)為一個波形復雜的交流電壓電阻熱噪聲這種噪聲頻譜極寬而且頻譜是連續(xù)和均勻分布的。這一電流流經(jīng)電路就產(chǎn)生一個正比于電路電阻的隨時間而變化的熱噪聲電壓。但是實際的輸入電壓不一定是量化電平的整數(shù)倍，這就產(chǎn)生了量化誤差。(3) 雜散電磁場和交流電源串入高頻干擾放大器周圍存在雜散電磁場時，放大器的輸入電路或某些重要元件處于這種變動的電場和磁場中，就會感應出干擾電壓。這個電壓引起的高頻電流將通過直流穩(wěn)壓電源、放大器及放大器與地之間的分布電容，經(jīng)過地線再返回負載突變處組成回路，這樣就構成了對放大器的高頻干擾。這三個方面是：(1) 溫濕度檢測模塊本次設計中的溫濕度傳感器的選擇并不跟以往一樣選擇集成的數(shù)字化傳感器，而是以敏感元件為基礎利用我們所學知識，自行設計的溫濕度檢測模塊，從而更好的培養(yǎng)我們的創(chuàng)新能力和動手能力，同時能夠基本完成設計要求和達到設計目的。這里我們采用的是LED的動態(tài)數(shù)碼顯示，利用其動態(tài)掃描的特點，不斷顯示從溫濕度檢測模塊處得到的相應溫度、濕度數(shù)據(jù)值。在人類的生產(chǎn)生活、科學探索、國防軍事、防災抗災活動中，測溫、測濕系統(tǒng)廣泛應用，其工作環(huán)境也就更加復雜多樣。②在本次設計中。④ 本次設計的多功能空氣濕度計雖然基本上實現(xiàn)了溫濕度的堅持和現(xiàn)實，但由于實驗中，各種因素的干擾很大，產(chǎn)生的誤差也很大。只有牢固的掌握了基礎科學知識，我們才能夠研究更深奧的理論，才能夠站得更高、看得更遠。老師要指導很多同學的論文，加上本來就有的教學任務和科研項目，工作量之大可想而知，她還在百忙之中抽出大量的時間來指導我們。感謝測控教研室的各位老師，本人取得的點滴成績無不滲透著他們的辛苦勞動，正是因為他們一絲不茍，任勞任怨的教學，我們才能具有扎實的基本功來進行設計工作。對于你們，我充滿無限的感激。感謝各位同學在課題研究期間所給予的大力幫助，正是因為有了他們的支持和鼓勵，我才能堅持到底。在我的畢業(yè)論文寫作期間，老師為我提供了種種專業(yè)知識上的指導和一些富于創(chuàng)造性的建議，沒有這樣的幫助和關懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)論文。但此次設計由于條件的限制未能對其進行標定。在下次設計的時候可以制作PCB板來代替面包板。但是，對于傳統(tǒng)的模擬傳感器的研究也不能忽視，尤其對于我們初學者就顯得更為重要，通過對傳統(tǒng)的模擬傳感器的研究和設計，能讓我們更加深刻的理解和掌握其基礎知識，為今后的深一步研究奠定基礎。此外，系統(tǒng)的應用范圍不僅僅局限于空氣溫濕度檢測，還可作為其它領域自控系統(tǒng)的解決方案。本系統(tǒng)選用逐漸逼近式ADC0809芯片對信號進行轉(zhuǎn)化，通過與單片機連接再通過軟件編程實現(xiàn)模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。7 總結與展望本文通過理論設計和實際制作相結合，對多功能空氣濕度計展開分析與研究。所以干擾電壓可由磁感應或靜電感應產(chǎn)生。當實際的輸入模擬電壓信號為無規(guī)則的信號時，量化噪聲具有白噪聲的特性，是一個具有相同概率密度函數(shù)的隨機變量。(2) A/D量化噪聲的影響A/D量化噪聲又稱量化誤差，與所用的A/D芯片有關。采用性能優(yōu)良的器件可以減小熱噪聲的影響。(1) 熱噪聲的影響熱噪聲是電子系統(tǒng)中的一種主要噪聲，系統(tǒng)中的所有部位都會產(chǎn)生熱噪聲，所以其影響就顯得尤為重要。ADC轉(zhuǎn)換采集到的數(shù)字信號可能引入多種干擾噪聲，如熱噪聲、雜散噪聲、電源電壓變化、參考電壓變化、由采樣時鐘抖動引起的相位噪聲以及由量化誤差引起的噪聲。 誤差分析由于實驗條件及環(huán)境的干擾，實驗調(diào)試出的空氣溫濕度值與實際溫濕度值之間存在著一定的誤差。6 系統(tǒng)調(diào)試和誤差分析 系統(tǒng)調(diào)試本系統(tǒng)分為溫濕度檢測模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、LED顯示模塊和語音模塊四個模塊，在整個系統(tǒng)調(diào)試前可以按模塊調(diào)試分別調(diào)試。 LED顯示子程序模塊該子程序的功能是清楚地顯示空氣中溫度濕度參量的當前值。因為跳轉(zhuǎn)指令使得程序難以看懂各程序段之間的結構關系。該系統(tǒng)控制核心是對單片機8051，其工作過程是：系統(tǒng)通電后，單片機8051進入監(jiān)控狀態(tài)，同時完成對各擴展端口的初始化工作。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能來選擇一種最合適的監(jiān)控程序結構，然后根據(jù)實時性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關系。設計思路主要如下：（1） 實現(xiàn)流程中的具體子模塊；它是用來完成各種實質(zhì)性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。CHR01所測相對濕度和輸出電壓值存在的線性關系為：=+1079[RH(10%～90%)]，輸出電壓單位為mV。 進行標度變換，首先要賦予數(shù)據(jù)以合適的物理單位，也即一個單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。 本系統(tǒng)選用的濕敏電阻為線性電壓輸出模塊，相對濕度和輸出電壓值有著相對應的線性關系，故采用線性標度變換。因此為了能夠顯示帶有被測量量綱單位的數(shù)值，就必須進行必要的變換，這里主要是用于數(shù)字運算、顯示輸出的標度變換。函數(shù) [RH(10%～90%)]的圖形接近于一條直線，在相異節(jié)點處的值為。在實際應用中，的階次n需要根據(jù)要求逼近的精度來確定。如果構造n次多項式滿足： i=0,1,2…，n （1）稱為函數(shù)的插值多項式，叫做插值節(jié)點?？晒┻x擇的函數(shù)很多，常用的是多項式插值函數(shù)。如果采用實測的方法，制作表格為控制系統(tǒng)提供外界的物理量變化，則需要采集大量離散點，這樣雖然從整體趨勢上能反映函數(shù)圖像的走向，但是畢竟需要較大的存儲空間，而且對采集的兩個相鄰離散點之間的其它點的數(shù)據(jù)處理也很麻煩。如果由傳感器搭建的電路的輸出與輸入是成線性關系的，那么對控制程序的編制將顯得異常容易；反之，輸出與輸人是非線性關系的，那么必須找到一個合適的算法把這種函數(shù)關系輸入給控制系統(tǒng)從而把外界物理量的變化時刻表現(xiàn)出來?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)檢測到的外界物理信號的變化作出準確的判斷，及時發(fā)出各種控制數(shù)據(jù)，通過數(shù)／模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量(一般為電壓)，去控制執(zhí)行部件按系統(tǒng)的要求動作，從而實現(xiàn)精確控制。4 檢測數(shù)據(jù)的處理在微機化測控系統(tǒng)中，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送入微機的數(shù)據(jù)是經(jīng)采集系統(tǒng)對被測量進行測量得到的原始數(shù)據(jù)，它們應該真實地反映原始信號的主要特征，這些原始測量數(shù)據(jù)在送入微機后通常要先進行一定的處理，然后才能輸出用做顯示器的顯示數(shù)據(jù)或控制器的控制數(shù)據(jù)。芯片采用CMOS技術,內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。具體電路圖如下： LED數(shù)字顯示電路 語音模塊設計由上述設計可知，我們能夠顯示出空氣的溫度、濕度值，但為了使其功能更加完善，特設計了語音模塊，用戶可根據(jù)自己對溫濕度的使用要求，通過鍵盤自行設置溫度及濕度的報警值，當溫度或濕度值超出用戶設定的范圍時，本系統(tǒng)可以自行執(zhí)行語音報警。應用于LED指示燈、產(chǎn)品的設計中只有一個7段LED碼需要顯示。動態(tài)顯示方式主要是出于簡化電路和產(chǎn)品成本考慮，在大多數(shù)場合都可以達到用戶要求。由于接口電路畢竟有限，對于太多顯示位的情況，靜態(tài)顯示方式根本無法適應。各段碼位的對應關系如下：段碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfeDcba： 十六位進制數(shù)和空白字符與P的顯示段碼字型共陽極段碼共陰極段碼字型共陽極段碼共陰極段碼0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF8EH71H7F8H07H空白FFH00H880H7FHP8CH73H LED顯示電路的設計在單片機應用系統(tǒng)中，顯示器顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。本系統(tǒng)使用7段發(fā)光二極管與單片機結合從而對檢測出的溫濕度值進行顯示，其中我們使用三極管對LED進行驅(qū)動。(2) 內(nèi)部存儲器的容量有限，只有128B的RAM和4KB的程序存儲器。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器，振蕩器見圖。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。它集Flash程序存儲器可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，它的功能強大，低價位可應用于許多高性價比的場合，可靈活應用于各種控制領域。通常采