【文章內(nèi)容簡介】 于測量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路。因?yàn)榱鬟^AD590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻和電位器的電阻之和為1時(shí)，輸出電壓隨溫度的變化為1。 (a) 封裝形式 (b) 基本應(yīng)用電路 AD590的封裝形式及基本應(yīng)用電路溫度測量電路本文設(shè)計(jì)具有獨(dú)立調(diào)節(jié)功能的測溫電路。AD590的輸出電流（為攝氏溫度），因此測得電壓。 圖34 溫度測量電路目前，一般采用濕敏元件檢測濕度，濕敏元件分為濕敏電阻和濕敏電容兩種情況。常用的有高分子電阻式濕度傳感器、高分子電容式濕度傳感器等。國內(nèi)市場上出現(xiàn)了不少國內(nèi)外濕度傳感器產(chǎn)品，電容式濕敏元件較為多見。電容式濕度傳感器的動態(tài)范圍大，動態(tài)響應(yīng)快，幾乎沒有零漂，結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強(qiáng)?；谝陨显?，本設(shè)計(jì)選用電容式濕度傳感器HS1101。電容式濕度傳感器HS1101【16】，它是基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，精度高達(dá)177。2％；極好的線性輸出；1～99％濕度量程；40～100的溫度工作范圍，響應(yīng)時(shí)間5秒；濕度輸出受溫度影響極小，防腐蝕性氣體；常溫使用無需溫度補(bǔ)償，無需校準(zhǔn)；具有最突出的優(yōu)點(diǎn)是長期穩(wěn)定性極強(qiáng)。穩(wěn)定性強(qiáng)是產(chǎn)品具備良好的線性度、精密度、一致性、長期穩(wěn)定性的可靠保證。HS1101的主要特性如下：①全互換性在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正②長時(shí)間飽和下快速脫濕③高可靠性與長時(shí)間穩(wěn)定性④專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)⑤可用于線性電壓或頻率輸出⑥快速反應(yīng)時(shí)間，： HS1101結(jié)構(gòu)及示意圖 HS1101的特性參數(shù)特征參數(shù)符號MinTypMax單位濕度測量范圍 1 99 5供電電壓 5 10 標(biāo)稱電容 117 180 183 溫度效應(yīng) 平均靈敏度（） 漏電流 1 恢復(fù)時(shí)間 10 遲滯 長時(shí)間穩(wěn)定性 反應(yīng)時(shí)間 5曲線精度（10％～90％） 本系統(tǒng)采用的是將HS1101接入555定時(shí)器組成的振蕩器電路中，輸出一定頻率的方波信號。這種方法具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，因此被廣泛使用。： 濕度測量電路本文選用的是NE555芯片，它內(nèi)部含有兩個(gè)NE555定時(shí)器。其中R1，R2，C1，C2和NE556構(gòu)成多諧振蕩器，外接電阻R1，R2與濕敏電容C1構(gòu)成了對電容C1的充電回路，7端通過芯片內(nèi)部的晶體管對地短路又構(gòu)成了對C1的放電回路，并將引腳2,6端相連引入到片內(nèi)比較器。該振蕩電路兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的交替過程如下：首先電源Ucc通過R1，R2向C2充電，經(jīng)t1充電時(shí)間后，充至芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，約2/3Ucc，此時(shí)輸出引腳3端由高電平突降為低電平，然后通過R2放電，經(jīng)放電時(shí)間后，下降到比較器的低觸發(fā)電平，約1/3，此時(shí)輸出引腳3端又由低電平躍升為高電平。如此翻來覆去，形成方波輸出。其中充放電時(shí)間為 （） （）因而，輸出的方波頻率為 （）只要改變定時(shí)元件或即可改變脈沖的。從多諧振蕩器出來的信號又接入到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器它有兩個(gè)輸出狀態(tài)，一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，在外來觸發(fā)脈沖作用下，能夠由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)定狀態(tài)，而暫穩(wěn)定狀態(tài)維持一段時(shí)間后，在自動地返回到穩(wěn)定狀態(tài)，且暫穩(wěn)定狀態(tài)持續(xù)地時(shí)間長短完全取決于電路本身的參數(shù)。圖中,，和傳感器HS1101是外接地定時(shí)元件，觸發(fā)脈沖由5端輸出，由8端輸入，下降沿有效，從9端輸出一個(gè)幅度、寬度都一定的矩形波信號，輸出的脈沖寬度為： （）為了減少外界對信號的干擾，采用低通濾波器，過濾掉高頻信號的干擾，直接用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器來測量的脈寬。通過脈寬值，可以得到相應(yīng)的傳感器的電容值。其誤差不大于；響應(yīng)時(shí)間小于；溫度系數(shù)為。電容值和濕度值的近似關(guān)系為： （）前面我們已經(jīng)通過測量定時(shí)器的輸出脈寬，求出了相應(yīng)的電容值，然后，我們可以根據(jù)上面的式子，由電容值，求得相應(yīng)的濕度值。 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口電路接口是計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備交換信息的橋梁，它包括輸入接口和輸出接口。單片機(jī)接口技術(shù)【18】是研究單片機(jī)與外部芯片之間如何交換信息的技術(shù)，外部的各種信息通過輸入接口送入單片機(jī)，而單片機(jī)的各種信息通過輸出接口送到外部芯片中，因此單片機(jī)需要通過信息轉(zhuǎn)換器件實(shí)現(xiàn)信息的交流與控制。人們把由模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器件（Analog to Digital Converter）稱為模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換器，簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC；把由數(shù)字量到模擬量轉(zhuǎn)換的器件（Digital to Analog Converter）稱為數(shù)字—模擬轉(zhuǎn)換器，簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC。常用的A/D轉(zhuǎn)換方式有逐次逼近式和雙斜積分式，前者轉(zhuǎn)換時(shí)間短，但抗干擾能力差；后者轉(zhuǎn)換時(shí)間長，抗干擾能力較強(qiáng)。因此在信號變化緩慢，現(xiàn)場干擾嚴(yán)重的場合，易采用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器。在常用的A/D轉(zhuǎn)換芯片（如ADC080ICL713ICL7109等）中，ICL7135與其余幾種有所不同，它是美國MAXIN公司生產(chǎn)的一個(gè)雙積分式A/D轉(zhuǎn)換集成電路，該芯片抗干擾能力強(qiáng)、分辯率高、價(jià)格低廉。ICL7135最大的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)輸出為14位二進(jìn)制數(shù)，并配有較強(qiáng)的接口功能，能方便地與各種微控制器相連。因此它廣泛應(yīng)用在速度要求不高，而精度要求較高的各種領(lǐng)域中。本文用單片機(jī)的串行方式采集ICL7135的數(shù)據(jù)【19】。 ICL7135的主要性能及管腳ICL7135的主要性能有：在每次A/D轉(zhuǎn)換前，內(nèi)部電路都自動進(jìn)行調(diào)零操作。在177。20000字（2V滿量程）范圍內(nèi)，保證轉(zhuǎn)換精度177。1字，具有自動極性轉(zhuǎn)換功能。其主要特點(diǎn)如下：①出電流典型值1PA；②所有輸出端和TTL電路相容；③有過量程（OR)和欠量程（UR)標(biāo)志信號輸出，可用作自動量程轉(zhuǎn)換的控制信號；④輸出為動態(tài)掃描BCD碼；⑤對外提供六個(gè)輸入，輸出控制信號(R/H,BUSH,ST,POL,OR,UR)，因此除用于數(shù)字電壓表外，還能與異步接收/發(fā)送器,微處理器或其它控制電路連接使用；⑥轉(zhuǎn)換速度:3次/秒；⑦28引腳雙列直插式封裝。 ICL7135管腳圖 ICL7135的串行工作方式1．ICL7135的測量周期ICL7135的測量周期包括下列四相（節(jié)拍）自動調(diào)零相、信號積分相、去積分相、積分器返回零相。圖312所示是Vid為常數(shù)時(shí)的ICL7135時(shí)序圖，由圖312可知：在信號積分相開始時(shí)，ICL7135的BUSY信號線跳高并一直保持高電平，直到去積分相結(jié)束時(shí)才跳回低電平。在滿量程情況下，這個(gè)區(qū)域中的最多脈沖個(gè)數(shù)為30002個(gè)。其中去積分相的脈沖個(gè)數(shù)反映了轉(zhuǎn)換結(jié)果。對于不同模擬量輸入，ICL7135的BUSY信號的高電平寬度也不同。 BUSY信號輸出波形3．ICL7135與單片機(jī)系統(tǒng)的串行連接在ICL7135與單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接時(shí)，如果使用ICL7135的并行采集方式，則不但要連接BCD碼數(shù)據(jù)輸出線，又要連接BCD碼數(shù)據(jù)的位驅(qū)動信號輸出端，這樣至少需要9根I/O口線。因此，系統(tǒng)的連接比較麻煩。而ICL7135的串行接法是通過計(jì)脈沖數(shù)的方法來獲得測量轉(zhuǎn)換結(jié)果的。由其時(shí)序分析可知，在去積分相，其脈沖數(shù)與轉(zhuǎn)換結(jié)果具有一一對應(yīng)關(guān)系。本課題主要是通過單片機(jī)AT89S52的定時(shí)器T0（也可以使用定時(shí)器T1）來計(jì)脈沖數(shù)。由于，定時(shí)器T0所用的CLK頻率是系統(tǒng)晶振頻率的1/12。因此可利用單片機(jī)的ALE信號作為ICL7135的脈沖（CLK）輸入。為了使定時(shí)器T0的計(jì)數(shù)脈沖和ICL7135工作所需的脈沖同步，（INT0）引腳上，并且將定時(shí)器T0的選通控制信號GATE位置1。此時(shí)定時(shí)器T0是否工作將受BUSY信號的控制。由上述時(shí)序圖可知，當(dāng)ICL7135開始工作時(shí)，即在積分波形相開始時(shí)，也就是ICL7135的BUSY信號跳高時(shí)，定時(shí)器T0才開始工作，且定時(shí)器T0的TH0、TL0所記錄的數(shù)據(jù)與ICL7135的測量脈沖（從積分波形相開始到去積分相結(jié)束這一區(qū)域內(nèi)的脈沖稱為測量脈沖）存在一定的比例關(guān)系。因此，應(yīng)當(dāng)找到定時(shí)器T0所記錄的數(shù)據(jù)和測量脈沖之間的某種比例關(guān)系。其比例關(guān)系如下：其中，F(xiàn)osc為系統(tǒng)晶振頻率；Ftime為定時(shí)器所用頻率；Fale為單片機(jī)ALE輸出的頻率；Freal為ICL7135的測量脈沖頻率；Ficl為ICL7135所用的輸入頻率，該頻率可通過Fale分頻得到，N為分頻數(shù)。 ； （） ； （） ； （）因?yàn)榫д竦念l率選用的是6MHz，而ICL7135的典型輸入頻率為250KHz，所以，本文選用4分頻來實(shí)現(xiàn)。即N應(yīng)選為4。由上述頻率之間的比率關(guān)系可知，AT89S52的定時(shí)器T0所用的頻率是ICL7135的測量脈沖頻率的兩倍。因此，定時(shí)器T0所記錄的脈沖數(shù)也是ICL7135的測量脈沖的兩倍。圖中，分頻數(shù)可根據(jù)ICL7135的要求和單片機(jī)的時(shí)鐘頻率來選擇。在這里，提倡使用四分頻，這樣可使定時(shí)器T0在對測量脈沖計(jì)數(shù)時(shí)不會溢出。若使用4以上的分頻數(shù)，則需在軟件上作一下改進(jìn)。要得到測量脈沖的個(gè)數(shù)，只需將定時(shí)器所記錄的脈沖個(gè)數(shù)除以2即可。而要得到A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果所對應(yīng)的脈沖數(shù)則應(yīng)用測量脈沖的個(gè)數(shù)減去10001。這些轉(zhuǎn)換通?？赏ㄟ^軟件完成，因此非常簡單。通過A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果所對應(yīng)的脈沖數(shù)可得到被測的模擬量。通過對串行方式的討論可以看出：使用這種方法可以不再使用8255芯片來擴(kuò)展口線。其優(yōu)點(diǎn)是占用口線少，能節(jié)省系統(tǒng)的硬件資源，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，不用添加任何擴(kuò)展口線器件，從而使系統(tǒng)的成本得到降低。經(jīng)調(diào)理后的0V～2V的模擬信號通過RC低通濾波后，從芯片的IN+，IN輸入。A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果包括2部分：極性和量程，反映轉(zhuǎn)換性質(zhì)的結(jié)果。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號為D1，D2，D3，D4及D5，其中D5（萬位）只能是1或0，其他幾位為0～9的BCD碼。而7135所需的參考電壓為量程的1/2，如果量程為2V，則參考電壓為1V。： 7135與單片機(jī)的接口電路MCS51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)全雙工的串行通信口，即串行接收和發(fā)送緩沖器（SBUF），這兩個(gè)在物理上獨(dú)立的接收發(fā)送器，既可以接收數(shù)據(jù)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)。但接收緩沖器只能讀出不能寫入，而發(fā)送緩沖器則只能寫入不能讀出，它們的地址為99H。這個(gè)通信口既可以用于網(wǎng)絡(luò)通信，亦可實(shí)現(xiàn)串行異步通信，還可以構(gòu)成同步移位寄存器使用。如果在串行口的輸入輸出引腳上加上電平轉(zhuǎn)換器，就可方便地構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口【19】【20】。 RS232簡介RS232C是美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）正式公布的，在異步串行通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線。適用于終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的接口。，最長傳送電纜可達(dá)到15米。RS232標(biāo)準(zhǔn)定義了25根引線，對于一般的雙向通信，只需使用串行輸入RXD，串行輸出TXD和地線GND，RS232標(biāo)準(zhǔn)的電平采用負(fù)邏輯，規(guī)定+3V～+15V之間的任意電平為邏輯0電平,3V～15V之間的任意電平為邏輯1電平，與TTL和CMOS電平是不同的。在接口電路和計(jì)算機(jī)接口芯片中大都是TTL/CMOS電平，所以在通信時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，以便與RS232標(biāo)準(zhǔn)的電平匹配。MAX232C芯片可以完成電平轉(zhuǎn)換這一工作。MAX232C芯片是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗，單電源雙RS232發(fā)送/接受器。MAX232C芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以把輸入的+5V電源變換為RS232輸出電平所需要的177。10V電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5V電源即可。MAX232C外圍需要4個(gè)電解電容C1，C2，C3，C4，它們是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容，其取值均為1μF/16V，選用鉭電容并且應(yīng)盡量靠近芯片；。MAX232C的引腳T1IN，T2IN，R1O