【正文】 值此論文完成之際，謹(jǐn)向陳老師致以最崇高的謝意 !再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生 營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助 ! 同時(shí)，還要感謝我的舍友李淼淼同學(xué)和李震宇同學(xué)。室內(nèi)濕度測(cè)控是一個(gè)復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程，沒有一個(gè)長期的工作量是很難使得所得到的系統(tǒng)可以達(dá)到十分完善。單片機(jī)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間采用 RS232 總線通信標(biāo)準(zhǔn)，用簡單、高效的通信電路實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的讀取。 圖 42：系統(tǒng) 下位機(jī) 設(shè)計(jì)流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 采集濕度 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)正常？ 啟動(dòng) LED 是否向上位機(jī) 送數(shù)據(jù)？ 送上位機(jī) Y Y N 23 上位機(jī)程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的上位機(jī)軟件的程序流程圖 [13]如圖 43 所示。兩機(jī)如何通訊，一般取決于下位機(jī)。開串行口中斷 MOV SBUF,77 。 其發(fā)送和接收子程序的流程圖如圖 41所示。 RS232C 接口也有其不足的地方，主要有：接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片；傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為 20Kbps； 接口的共地傳輸模式容 易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性比較弱；傳輸距離有限等。 本設(shè)計(jì)所用的 PCB 版圖 如圖 39 所示 ： 圖 39：系統(tǒng) PCB版圖 系統(tǒng)的 PCB 版圖所用的是二層布線，用的是 Protel 自帶的自動(dòng)布線工具。 本原理圖在 Protel 中進(jìn)行編譯后，然后確定元件的封裝沒有問題，再進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)表的制作。本文進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)只是用到了其中的部分接口，與本系統(tǒng)的其它部分進(jìn)行連接，分別實(shí)現(xiàn)了不同的功能。 圖 36：系統(tǒng)報(bào)警電路 系統(tǒng)總設(shè)計(jì) 基于 51 單片機(jī)的 HS1101 傳感器濕度測(cè)控系統(tǒng)，主要由幾個(gè)部分組成：傳感器數(shù)據(jù)采集電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路， LED報(bào)警電路，單片機(jī)主板電路等。 時(shí)鐘晶振電路和復(fù)位電路 AT89S51 單片機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中，時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)是單片機(jī)內(nèi)部各種各樣 的微小操作的時(shí)間基準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上，控制器按照指令的功能產(chǎn)生一系列在時(shí)間上有一定次序的信號(hào)，這些信號(hào)用來控制相關(guān)的邏輯電路工 14 作，實(shí)現(xiàn)指令的功能。 圖 33： ADC0809操作流程圖 單片機(jī)電路的設(shè)計(jì) MCS51 單片機(jī) 所謂的單片機(jī)就是把中央處理器 CPU、存儲(chǔ)器 ROM/RAM、輸入輸出接口電路以及定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器等部件制作在一塊集成電路芯片中，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)――單片微型計(jì)算機(jī)。測(cè)濕電路與單片機(jī)的連接圖如圖 32 所示。用以實(shí)現(xiàn)這類轉(zhuǎn)換的器件，叫做模 /數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換器或數(shù) /模（ D/A）轉(zhuǎn)換器 [7]。 當(dāng)電源接通時(shí) ,由于 6 和 2 端的輸入為“ 0” ,則定時(shí)器 3 腳輸出為“ 1” ；又由于 C1 兩端電壓為 0,故 ccV 通過 R2 和 R3 對(duì) C1 充電 ,當(dāng) C1 兩端電壓達(dá)到2 ccV /3 時(shí) ,定時(shí)電路翻轉(zhuǎn) ,輸出變?yōu)椤?0”。另一種是將 HS1101 置于 555 振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之呈反比的電壓頻率信號(hào)，可直接被計(jì)算機(jī)所采集。即 式中： vP ――待測(cè)氣體的水汽分壓； WP ――同一溫度下水蒸汽的飽和水汽壓 [3]。實(shí)際中，輸入信號(hào)隨時(shí)間的變化 形式多種多樣，無法統(tǒng)一研究，所以通常只分析傳感器在標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)作用下的輸出。 4. 重復(fù)性 重復(fù)性是指在相同工作條件下，輸入量按同一方向作全量程多次測(cè)試時(shí)，所得傳感器特性曲線不一致性的程度。 2. 靈敏度 靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)下輸出變化對(duì)輸入變化的比值，一般用 nS 來表示，即 式中： yd ――輸出量的變化； xd ――輸入量的變化。應(yīng)該說明，并不是所有的傳感器都能明顯分清敏感元件與轉(zhuǎn)換元件兩個(gè)部分，而是二者全為一體。 可靠性，本系統(tǒng)所有的環(huán)節(jié)中，都應(yīng)該有著可靠性的思想，從選用可靠性高的元器件；供電電源采用抗干擾措施；進(jìn)行多向?yàn)V波等作為出發(fā)點(diǎn)。用這種模擬集成濕度傳感器來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)濕度測(cè)控，外圍 電路是較為簡單，所以這種測(cè)量方法最為廣泛應(yīng)用。 實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)濕度測(cè)控的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：傳統(tǒng)的分立式濕度測(cè)量；模擬集成濕度傳感器測(cè)量；智能濕度傳感器測(cè)量 [2]。 現(xiàn)在技術(shù)中，對(duì)濕度的測(cè)量有方法多種多樣，也較為容易實(shí)現(xiàn)。濕度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展已有 200 多年的歷史，人們?cè)缇桶l(fā)現(xiàn)了人的頭發(fā)隨大氣濕度變化而伸長或縮短的現(xiàn)象，因而制成了毛發(fā)濕度計(jì)。 Second, design and selection of the sensor, A / D converter, and a singlechip。其中以單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器因其體積小、成本低、功能強(qiáng)、簡便易行而得到了廣泛的應(yīng)用。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還處于理論階段，是在論證了各種方案和搜集了各種的資料后 提出的一種切實(shí)可行的室內(nèi)濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 sensor iii iii 目 錄 第一章 前言 ......................................................................................................................................................1 概述 ............................................................................................................ 1 實(shí)驗(yàn)室濕度測(cè)控的意義 ................................................................................ 1 實(shí)驗(yàn)室濕度測(cè)控的現(xiàn)狀與發(fā)展 ...................................................................... 2 傳統(tǒng)的分立式濕度測(cè)量 ......................................................................................2 模擬集成濕度傳感器測(cè)量 ..................................................................................2 智能濕度傳感器測(cè)量 ..........................................................................................2 本課題的設(shè)計(jì)方案 ....................................................................................... 3 第二章 濕度測(cè)量電路設(shè)計(jì) .............................................................................................................................4 傳感器的認(rèn)識(shí) .............................................................................................. 4 傳感器的靜態(tài)特性 ..............................................................................................4 傳感器的動(dòng)態(tài)特性 ..............................................................................................5 濕度傳感器的選擇 ....................................................................................... 6 濕度及其表示方法 ..............................................................................................6 濕度傳感器 HS1101 ............................................................................................6 濕度測(cè)量電路 .............................................................................................. 8 NE555 時(shí)基電路 ..................................................................................................8 基于 555 振蕩電路的濕度測(cè)量電路設(shè)計(jì) .........................................................9 第三章 核心電路的設(shè)計(jì) .............................................................................................................................. 10 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 .................................................................................10 ADC0809 應(yīng)用簡介 .......................................................................................... 10 測(cè)濕電路與單片機(jī)連接 ....................................................................................11 濕度誤差補(bǔ)償插值法子程序 ............................................................................11 單片機(jī)電路的設(shè)計(jì) ....