【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 誤差。實(shí)際上，要準(zhǔn)確表示模擬量，ADC的位數(shù)需很大甚至無(wú)窮大。一個(gè)分辨率有限的ADC的階梯狀轉(zhuǎn)換特性曲線(xiàn)與具有無(wú)限分辨率的ADC轉(zhuǎn)換特性曲線(xiàn)（直線(xiàn)）之間的最大偏差即是量化誤差。二、A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)圖22 ADC0809與AT89C51的連接電路三、ADC0809的轉(zhuǎn)換原理在此系統(tǒng)中，A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)由P0口傳送到CPU。A, B, C和ALE控制8路模擬通道的切換，、B、C口相連通過(guò)地址譯碼選通A/D轉(zhuǎn)換器的IN2口，傳感器的輸出口通過(guò)IN2通道將測(cè)得的模擬電壓信號(hào)傳輸給A/D轉(zhuǎn)換器。、，START的上升沿復(fù)位ADC0809，下降沿啟動(dòng) A／D轉(zhuǎn)換；，當(dāng)EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，直到A／D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続／D轉(zhuǎn)換結(jié)束；／D的OE端，當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線(xiàn)上。VREF(+)和VREF()為A/D轉(zhuǎn)換器參考電壓，由外部參考電壓源提供(典型值為+5V)。系統(tǒng)中，因?yàn)楸粶y(cè)對(duì)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(guò)變送器轉(zhuǎn)換成A/D所能接收的信號(hào)05V，再由A/D轉(zhuǎn)換成00H0FFH的數(shù)字量。這些數(shù)字量并不一定等于原來(lái)帶有量綱的參數(shù)值，它們僅僅對(duì)應(yīng)于參數(shù)值的大小，還須把它們轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值后才能用于運(yùn)算、顯示和打印輸出。這里系統(tǒng)選用的濕度傳感器為線(xiàn)性電壓輸出模塊，相對(duì)濕度和輸出電壓值有著相對(duì)應(yīng)的線(xiàn)性關(guān)系，故采用線(xiàn)性標(biāo)度標(biāo)度變換。它是最常用的變換方法。其變換公式如下:Y=(YmaxYmin)(XNmin)/(NmaxNmin)+Ymin 式（21）式(41)中Y表示參數(shù)測(cè)量值，Ymax表示參數(shù)量程最大值，Ymin表示參數(shù)量程最小值，Nmax表示Ymax對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換后的輸入值，Nmin表示Ymin對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換后的輸入值，X表示測(cè)量值Y對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換值。微機(jī)按照式(41)從A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果X便可以計(jì)算出被測(cè)量的數(shù)值Y用于顯示或打印。進(jìn)行標(biāo)度變換，首先要賦予數(shù)據(jù)以合適的物理單位，也即一個(gè)單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。由于8位的ADC0809的轉(zhuǎn)換范圍是05V，即0bit對(duì)應(yīng)0V,255bit對(duì)應(yīng)5V，由式(21)可得到轉(zhuǎn)換系數(shù)為:K=（5V0V）/（255bit0bit）=（22）即數(shù)字量lbit的變化對(duì)應(yīng)于電壓變化的19. 6mv。因此如求YV電壓所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量時(shí)，只需令X=Y/K （bit） 式（23）再將X變?yōu)?6進(jìn)制數(shù)即可求得相應(yīng)的數(shù)字量。四、AT89C51讀取A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果的方法采用中斷法讀取數(shù)據(jù)：?jiǎn)纹瑱C(jī)對(duì)信號(hào)的讀取通過(guò)讀寫(xiě)信號(hào)控制。EOC接到AT89C51的中斷請(qǐng)求輸入線(xiàn)INT1上，AT89C51的中斷觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)。、通過(guò)Y1使與非門(mén)有效，當(dāng)給一個(gè)讀信號(hào)啟動(dòng)引腳START下降沿啟動(dòng) A／D轉(zhuǎn)換，正在工作的狀態(tài)信號(hào)EOC由高電平變?yōu)榈碗娖?。?dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，EOC由低電平變?yōu)楦唠娖讲鞯絀NT1端，AT89C51收到中斷請(qǐng)求信號(hào)，／D的OE端，此時(shí)當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線(xiàn)上即讀取A／D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。五、A/D的時(shí)鐘供應(yīng)ADC0809的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘由單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器提供，CLK為時(shí)鐘信號(hào)輸入端。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是MCS51單片機(jī)的重要模塊之一。在檢測(cè)、控制及智能儀器等應(yīng)用中，常用定時(shí)器作實(shí)時(shí)時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)控制。還可用定時(shí)器產(chǎn)生毫秒寬的脈沖，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)一類(lèi)的電器機(jī)械。MCS51單片機(jī)內(nèi)帶有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1，它們均可作為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器使用。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的核心是16位加法計(jì)數(shù)器，特殊功能寄存器TH0、TL0及THTL1，TH0、TL0是定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0加法計(jì)數(shù)器的高8位和低8位，THTL1是定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1加法計(jì)數(shù)器的高8位和低8位。作計(jì)數(shù)器用時(shí)，加法計(jì)數(shù)器對(duì)芯片引腳T0（）、T1（）上的輸入脈沖計(jì)數(shù)。每輸入一個(gè)脈沖，加法計(jì)數(shù)器增加1。加法計(jì)數(shù)溢出時(shí)可向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。作定時(shí)器用時(shí)，加法計(jì)數(shù)器對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期脈沖Tcy計(jì)數(shù)。由于機(jī)器周期是定值，所以對(duì)Tcy的計(jì)數(shù)就是定時(shí)。在此設(shè)計(jì)中，我選作定時(shí)器使用。選用定時(shí)器T0，晶振是fosc =12MHz，由 t=(65536TH)/fosc/12 式（24）要得到1ms的定時(shí)，定時(shí)初值為T(mén)H=64536；，則它提供給ADC0809的脈沖頻率為500Hz。一、 濕度傳感器的選型 課題選用了HUMIREL公司生產(chǎn)的相對(duì)濕度模塊:HM1500電容型濕度變送器。HM1500是在濕敏電容HS1101的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的OEM設(shè)計(jì)的濕度傳感器模塊，專(zhuān)門(mén)用于需要可靠而精確測(cè)量相對(duì)濕度的場(chǎng)所。HM1500內(nèi)置微處理器，可隨濕度輸出線(xiàn)性直流電壓，系電壓放大輸出類(lèi)別。它己通過(guò)HLTMIREL的品質(zhì)認(rèn)證，可以很好工作于較惡劣的環(huán)境，它有小且易安裝的接頭，為線(xiàn)性電壓輸出濕度檢測(cè)模塊，價(jià)格相對(duì)便宜，具有較高的性?xún)r(jià)比。它適用范圍廣，應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)控，潔凈空間，蔬菜溫室大棚，糧食倉(cāng)儲(chǔ)濕度檢測(cè)。二、HM1500的性能特點(diǎn)采用專(zhuān)利設(shè)計(jì)的固定聚合體濕敏電容。小體積帶防護(hù)棒狀封裝，不受水浸影響。優(yōu)異的抗結(jié)露特性，長(zhǎng)期飽和后可快速恢復(fù)。完全互換性，無(wú)需校準(zhǔn)。高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。重復(fù)性好。恒壓供電，內(nèi)置放大電路，伏級(jí)電壓輸出:DC5伏供電時(shí)，在1100%RH范圍內(nèi)線(xiàn)性輸出DC14V。濕度為55% RH時(shí)的測(cè)量精度為+2 % RH。溫度影響小?？焖俜磻?yīng)。優(yōu)良的抗化學(xué)藥品腐蝕性。更容易滿(mǎn)足用戶(hù)要求。它的電容量變化與濕度變化呈線(xiàn)性關(guān)系，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，傳感器輸出的直流電壓就與被測(cè)環(huán)境的相對(duì)濕度呈線(xiàn)性關(guān)系。HM1500的技術(shù)參數(shù)和模擬電壓輸出曲線(xiàn)見(jiàn)下表( Vs=5V)所示表21 HM1500技術(shù)參數(shù)參數(shù)典型值單位參數(shù)典型值單位濕度測(cè)量范圍5～99%RH工作溫度30～60℃相對(duì)濕度精度177。3%RH儲(chǔ)存溫度30～70℃標(biāo)準(zhǔn)輸出@RH=55%VDC工作濕度范圍0～100%RH損耗電流mA供電電壓5Vdc平均靈敏度(33%～75%)+25mV/%RH響應(yīng)時(shí)間5s三、HM1500濕度變送器的工作原理HM1500采用恒壓供電,內(nèi)置放大電路,能輸出與相對(duì)濕度呈比例關(guān)系的伏特級(jí)壓信號(hào),響應(yīng)速度快重復(fù)性好、抗污染能力強(qiáng)。HM1500的測(cè)濕元件選用濕敏電容HS1101,在一個(gè)有機(jī)玻璃或玻璃片上首先用擴(kuò)散法制作兩個(gè)電極然后涂上有機(jī)膜作為介質(zhì),形成一個(gè)電容器件。當(dāng)外界相對(duì)濕度變化時(shí),感濕膜能吸附和釋放水汽分子,引起其介電常數(shù)發(fā)生變化,從而使元件電容量改變。利用電容量與相對(duì)濕度的函數(shù)關(guān)系即可測(cè)量濕度。HM1500是在濕敏電容HS1101的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的OEM設(shè)計(jì)的濕度傳感器模塊，內(nèi)置放大電路，伏級(jí)電壓輸出:DC5伏供電時(shí)，在1100%RH范圍內(nèi)線(xiàn)性輸出DC14V，即HM1500濕度傳感器的輸出電壓為1—4V，而ADC0809的適用電壓范圍為1—5V，所以由傳感器輸出的電壓無(wú)需經(jīng)過(guò)電壓放大盡可以被A/D模塊所接收。四、線(xiàn)性