【正文】 圖 振蕩電路 溫度采集電路 首先，我們根據(jù) AD590的特性，找出其輸出電流值與溫度值的關(guān)系。 16 圖 上電手動復(fù)位電路 振蕩電路 根據(jù)本設(shè)計需要， AT89C51 的振蕩電路由一個 6MHZ 和兩個 20PF 的電容組成。為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地復(fù)位，在設(shè)計復(fù)位電路時，通常使復(fù)位引腳保持 10ms 以上的高電平。 由于它本身可提供掃描信號，因而可代替 CPU完成鍵盤和顯示器的控制，從而減輕了 CPU的負(fù)擔(dān)， 提高了運算速度，而且接口方便、顯示穩(wěn)定、程序簡單、可靠性高、使用方便。 C），更換 HS1101 時不需要重新標(biāo)定。 (4) 產(chǎn)品具有良好的互換性。 C～ 100。 (3) 供 電電壓一般選 +5V 最高不超過 +10V。相對濕度在 (33～75) %RH 之間時平均靈敏度為 。 HS1101 的性能特點 HS1101 的主要性能特點如下： (1) 相對濕度在 0%～ 100%RH范圍內(nèi) , 相對濕度為 55%RH時的典型電容值約 182pF溫度系數(shù)為 。其具有不需校準(zhǔn)的完全互換性、高可靠性和長期穩(wěn)定性，響應(yīng)時間快速。由于介電系數(shù)100K 20K 10K 20K 10K 100K +12V +12V 5V +12V 5V +12V V1 V2 +12V 5V V0 + + + OP1 OP2 OP3 15 隨空氣的相對濕度變化而變化。 圖 AD590 溫度傳感器使用原理圖 濕度檢測 濕度傳感器的選擇 測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣中吸收水分后引起的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，電容式、電阻式和濕漲式濕敏元件分別 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)生變化而進行濕度測量的。接下來我們使用差動放大器其輸出 Vo為（ 100K/10K）（ V2V1） =T/10，如果現(xiàn)在為攝氏 28℃，輸出電壓為 ，輸出電壓接 A/D 轉(zhuǎn)換器，那么 A/D 轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字量就和攝氏溫度成線形比例關(guān)系。為了將電壓量測出來又需使輸出電流 I不分流出來，我們使用電壓追隨器其輸出電壓 V2等于輸入電壓 V。量測 Vo 時，不可分出任何電流，否則量測值會不準(zhǔn)。 AD590 的接腳圖及零件符號如圖 所示： 圖 AD590 的接腳圖及零件符號 AD590 的輸出電流是以絕對溫度零度 (273℃ )為基準(zhǔn)，每增加 1℃，它會增加 1μ A輸出電流，因此在室溫 25℃時，其輸出電流 Io=(273+25)=298μ A?？闪繙y范圍 55℃至 150℃。 AD590 的工 作原理 AD590 溫度感測器是一種已經(jīng) IC 化的溫度感測器，它會將溫度轉(zhuǎn)換為電流。 。 C～ +150。 輸出電阻為 710MW。 較寬的工作電壓： +4～ +30V。 較寬的檢測范圍： 55～ +155。即電流輸出 溫度每增加 1。集成溫度傳感器的電路符號如圖 圖 AD590 的外形電路 圖 集成溫度傳感器電路符號 13 AD590的主要特性如下 ： 兩端器件：電壓輸入。因為 AD590是恒流器件 , 所以適合遠距離傳送 , 也容易實現(xiàn)智能數(shù)字化顯示。并具有消除電源波動的特性。這種器件在被測溫度一定時 , 相當(dāng)于一個恒流源。溫度檢測在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研以及日常生活等領(lǐng)域占有重要地位。 C時輸出 。電壓輸出型的靈敏度一般為 10mV/K，溫度 0。集成溫敏變換器還具有高靈敏度、高電平輸出、穩(wěn)定性好 , 易于與讀出電路和控制電路接口等優(yōu)點。集成溫度變換器把作為感溫元件的結(jié)型溫敏器件與外圍電路集成在同一芯片上 , 實現(xiàn)了溫度變換器的小型化。 Q0=“ 1”表示超量程：當(dāng) Q3=“ 0”時，表示過量程；當(dāng) Q3=“ 1”時，表示欠量程。 表 DS1 選通時 Q3～ Q0表示的結(jié)果 Q3 Q2 Q1 Q0 表示結(jié)果 1 * * 0 千位數(shù)為 0 0 * * 0 千位數(shù)為 1 * 1 * 0 結(jié)果為正 * 0 * 0 結(jié)果為負(fù) 0 * * 1 輸入過量程 1 * * 1 輸入欠量程 12 由表可知 Q3 表示 1/2 位， Q3=“ 0”對應(yīng) 1，反之對應(yīng) 0。其中 Q0 為最低位， Q3為最高位。每個選通脈沖寬度為 18個時鐘周期，兩個相應(yīng)脈沖之間間隔為 2個時鐘周期。位選通控制線 DS4~DS1：選擇個、十、百、千位，正脈沖有效。 DU：啟動新的轉(zhuǎn)換，若 DU與 EOC 相連，每當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，自動啟動新的轉(zhuǎn)換。 CLKI、 CLKO ： 外界振蕩器時鐘調(diào)節(jié)電阻 Rc， Rc一般取 470 K?左右。 C0C02：外界補償電容端，電容取值約 。 C1：積分電容輸入端。 VR：基準(zhǔn)電壓。 VAG：模擬地端。 123456789101112V A G N DV R E FVXR1R 1 /C 1C1C 0 1C 0 2DUC L K 1C L K 0V E E V s sE O C/O RD S 4D S 3D S 2D S 1Q0Q1Q2Q3VDD 242322212019181716151413MC 1 4 4 3 3 圖 MC14433 引腳圖 MC14433 的引腳（圖 ）功能說明如表 11 表 功能說明 電源及共地端 外界電阻及電容端 轉(zhuǎn)換啟動 /結(jié)束信號端 過量程信號輸出端 VDD：主工作電源 +5V。 MC14433A/D 轉(zhuǎn)換器的被轉(zhuǎn)換電壓量程為 。 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，其缺點是轉(zhuǎn)換速率低，約 1~10 次 /秒。由于 MC14433 只有一路輸入，而本系統(tǒng)檢測的多路溫度與濕度信號輸入，故選用多路選擇電子開關(guān)，可輸入多路模擬量。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 10 EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi) 部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)P3 口寫入 1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口， 每腳可吸收 8TTL 門電流。 9 圖 89S51 的引腳圖 功能說明如下： VCC：供電電壓。 硬件結(jié)構(gòu)及設(shè)計原理 單片機 AT89S51 為了設(shè)計此系統(tǒng)，此系統(tǒng)采用了 AT89S51 單片機作為控制芯片，它具有以下特性：片內(nèi)程序存儲器含有 4KB 的 Flash 存儲器，允許在線編程，擦寫周期可達 1000 次；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含 128 字節(jié)的 RAM； I/O 口具有 32根可編程 I/O 線；具有兩個 16 位 I/O 線；中斷系統(tǒng)具有 6個中斷源、 5 個終端矢量、 2 個中斷優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)；串行口是一個全雙工的串行通信口；具有兩個數(shù)據(jù)指針 DPTR0 和 DPTR1；低 功耗節(jié)電模式有節(jié)電模式和掉電模式；包含 3 級程序鎖定位； AT89S51 的電源電壓為 ~， AT89LS51 的電源電壓為 ~；振蕩器頻率 0~33MHz（ AT89S51）， 0~16MHz(AT89LS51)；具有片內(nèi)看門狗定時器；靈活的在線片內(nèi)編程模式（字節(jié)和頁編程模式）；具有斷電標(biāo)志模式 POF。整個系統(tǒng)測量精度高、穩(wěn)定性好，性能上能夠達到遠距離測量溫濕度的要求，適于安置在倉庫內(nèi)進行檢測?？蓽y濕度測量范圍是（ 0100） %RH，這也足以滿足對濕度的測量要求。 C，根據(jù)糧倉內(nèi)實際溫度變化情況，將測溫范圍設(shè)定為 070。 因 AT89S51內(nèi)含 4KB的 EEPROM，不需外擴展存儲器，可使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單。一方面 AD590 集成傳感器采集溫度信號，信號經(jīng)過整理放大后送 A/D 轉(zhuǎn)換器，由此將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號后送至 CPU 進行運算處理，另一方面濕度傳感器 HS1101將采集的濕度信號通過以 555定時器為主的單穩(wěn)態(tài)電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號直接送至 AT89S51 進行處理，在單片機內(nèi)部， CPU 根據(jù)模擬量與數(shù)字量的對應(yīng)關(guān)系，把收到的數(shù)字量與溫濕度值一一對照，找出合適的溫濕度值進行顯示，達到測溫測濕的目的。 圖 系統(tǒng)總體框圖 本設(shè)計由信號采集、信號分析和信號處理三個部分組成的： (1) 信號采集 由 AD590、 HS1101 及多路開關(guān) CD4051 組成； (2) 信號分析 由 A/D轉(zhuǎn)換器 MC1443單片機 AT89S51基本系統(tǒng)組成； (3) 信號顯示 由串行口 LED顯示器和報警電路組成。 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖