【正文】 進(jìn)行顯示輸出。下面是 MC14433 與 8031 單片機(jī) P1 口直接相連的硬件接口，接口電路如圖 313 所示圖 313 MC14433 與 8031 單片機(jī) P1 口直接相連的硬件接口3. 2. 2 單片機(jī) 8031 為了設(shè)計(jì)此系統(tǒng)，我們采用了 8031 單片機(jī)作為控制芯片，在前向通道中是一個(gè)非電信號(hào)的電量采集過(guò)程。因此，MCS51 單片機(jī)只能通過(guò)并行 I/O 接口或擴(kuò)展I/O 接口與其相連。 Q2 表示極性，Q2=“1”為正極性，反之為負(fù)極性。其中 Q0 為最低位，Q3 為最高位。每個(gè)選通脈沖寬度為 18 個(gè)時(shí)鐘周期，兩個(gè)相應(yīng)脈沖之間間隔為 2 個(gè)時(shí)鐘周期。位選通控制線(xiàn)DS4DS1： 選擇個(gè)、十、百、千位，正脈沖有效。DU： 啟動(dòng)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(dòng)啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)換。CLKI、 CLKO ： 外界振蕩器時(shí)鐘調(diào)節(jié)電阻 Rc，Rc 一般取 470 K? 左右。 C0 C02： 外界補(bǔ)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。多路選擇開(kāi)關(guān)鎖存器個(gè)位 十位 百位 千位極性判別溢出控制電路 C M O S 線(xiàn)性電路時(shí)鐘 / O R 過(guò)量程V R 基準(zhǔn)電壓V A G 模擬地V X 被測(cè)電壓D UE O C R 1R 1 / C 1C 1C 0 1C 0 2Q 0 ～ Q 3 D S 1 ～ D S 4實(shí)時(shí)顯示轉(zhuǎn)換周期圖 310 MC14433A/D 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部邏輯框圖 圖 311 MC14433 引腳圖MC14433 的框圖（圖 310）和引腳（圖 311）功能說(shuō)明各引腳的功能如下：電源及共地端VDD： 主工作電源+5V。MC14433A/D 轉(zhuǎn)換器的被轉(zhuǎn)換電壓量程為 或 。在不要求高速轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合，例如，在低速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，被廣泛采用。目前，國(guó)內(nèi)外雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器集成電路芯片很多，大部分是用于數(shù)字測(cè)量?jī)x器上。由于 MC14433只有一路輸入，而本系統(tǒng)檢測(cè)的多路溫度與濕度信號(hào)輸入，故選用多路選擇電子開(kāi)關(guān)，可輸入多路模擬量。CD4051 作為 8 選 1 功能時(shí)，若 A、B、C 均為邏輯“0” （INH=0） ，則地址碼00013 經(jīng)譯碼后使輸出端 OUT/IN 和通道 0 接通。V DD（16）和VSS（8）：V DD為正電源輸入端，極限值為 17V；V SS為負(fù)電源輸入端，極限值為17V。A、B、C（19）：地址引腳INH（6）：禁止輸入引腳。圖 3CD4051 的內(nèi)部原理框圖 　　　 圖中功能如下：通道線(xiàn) IN/OUT（11113）：該組引腳作為輸入時(shí)，可實(shí)現(xiàn) 8 選 1 功能，作為輸出時(shí)，可實(shí)現(xiàn) 1 分 8 功能。該芯片由DTL/TTLCOMS 電平轉(zhuǎn)換器，帶有禁止端的 8 選 1 譯碼器輸入，分別加上控制的 8 個(gè)COMS 模擬開(kāi)關(guān) TG 組成。在本設(shè)計(jì)中，由于采用了溫濕度雙量控制，所以在信號(hào)采集中將有兩個(gè)模擬量被提取，這時(shí)選用多路開(kāi)關(guān)就是很必要的。反之，當(dāng)模擬信號(hào)有公共輸出端輸入時(shí) ，作為信號(hào)分離器，實(shí)現(xiàn)了 1 線(xiàn)到 n 線(xiàn)的分離功能。表 3空氣濕度與電壓頻率的典型值 07 3 5 16 06 6 0 01 07 2 2 47 06 4 6 82 07 1 0 0 8 06 3 3 03 06 9 7 69 06 1 6 84 06 8 5 3 1 0 0 6 0 3 35 0 6 7 2 8頻率濕度頻率濕度% R HH Z% R H H Z三、多路檢測(cè)信號(hào)的實(shí)現(xiàn) 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)為八路的濕度信號(hào)采集，故采用 CD4051 組成多路分時(shí)的模擬量信號(hào)采集電路，其硬件接口如圖 38 所示圖 38 八路分時(shí)的模擬量信號(hào)采集電路硬件接口 3．1．3 多路開(kāi)關(guān)多路開(kāi)關(guān)，有稱(chēng)“多路模擬轉(zhuǎn)換器” 。圖 3頻率輸出的 555 振蕩電路該振蕩電路兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的交替過(guò)程如下：首先電源 Vs 通過(guò) RR2 向 C 充電，經(jīng) t 充電時(shí)間后，Uc 達(dá)到芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，約 ，此時(shí)輸出引腳 3端由高電平突降為低電平，然后通過(guò) R2 放電，經(jīng) t 放電時(shí)間后，Uc 下降到比較器的低觸發(fā)電平，約 此時(shí)輸出，此時(shí)輸出引腳 3 端又由低電平突降為高電平，如此翻來(lái)覆去，形成方波輸出。7 端通過(guò)芯片內(nèi)部的晶體管對(duì)地短路又構(gòu)成了對(duì) C 的放電回路，并將引腳 6 端相連引入到片內(nèi)比較器，便成為一個(gè)典型的多諧振蕩器，即方波發(fā)生器。如何將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)易于接受的信號(hào)，常有兩種方法：一是將該濕敏電容置于運(yùn)方與租蓉組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號(hào)經(jīng)整流、直流放大、再 A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；另一種是將該濕敏電容置于 555 振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之成反比的電壓頻率信號(hào)，可直接被計(jì)算機(jī)所采集頻率輸出的 555 測(cè)量振蕩電路如圖 37 所示。可見(jiàn)精度是較高的。相對(duì)濕度在 1%100%RH 范圍內(nèi)；電容量由 16pF 變到 200pF，其誤差不大于177。圖 37b 為濕度電容響應(yīng)曲線(xiàn)。一、特點(diǎn)不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時(shí)間，專(zhuān)利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（HS1100）和側(cè)面接觸（HS1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線(xiàn)性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線(xiàn)上的自動(dòng)插件和自動(dòng)裝配過(guò)程等。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(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(jìn)行濕度測(cè)量的。冰水混合物是 0℃環(huán)境，沸水為100℃環(huán)境。最后在室溫下進(jìn)行校驗(yàn)。調(diào)整方法如下：在 0℃時(shí)調(diào)整 R2，使輸出 V0=0，然后在 100℃時(shí)調(diào)整 R4使 V0=100mV。但這樣調(diào)整只保證在 0℃或 25℃附近有較高的精度。因?yàn)榱鬟^(guò) AD590 的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻 R1和電位器 R2的電阻之和為 1kΩ 時(shí)，輸出電壓 V0隨溫度的變化為 1mV/K。實(shí)際上就是利用激光修正 R5 以進(jìn)行粗調(diào)，修正 R6 以實(shí)現(xiàn)細(xì)調(diào)，最終使其在 250℃之下使總電流 I 達(dá)到 1μA／K。　　T9 和 T11 的發(fā)射結(jié)電壓互相反極性串聯(lián)后加在電阻 R5 和 R6 上，因此可以寫(xiě)出： ΔU BE＝（R 6－2 R 5）I／3　　R6 上只有 T9 的發(fā)射極電流，而 R5 上除了來(lái)自 T10 的發(fā)射極電流外，還有來(lái)自T11 的發(fā)射極電流，所以 R5 上的壓降是 R5 的 2／3。該電路的設(shè)計(jì)使得 T9，T10，T11 三者的發(fā)射極電流相等，并同為整個(gè)電路總電流 I 的 1／3。T1～T4 是為熱效應(yīng)而設(shè)計(jì)的連接防式?！　6 可用來(lái)防止電源反接時(shí)損壞電路，同時(shí)也可使左右兩支路對(duì)稱(chēng)。TT8，T10 為對(duì)稱(chēng)的 Wilson 電路，用來(lái)提高阻抗。圖 34 AD590 內(nèi)部電路　　圖 34 所示是 AD590 的內(nèi)部電路，圖中的 T1～T4 相當(dāng)于圖 33 中的 TT2，而 T9，T11 相當(dāng)于圖 33 中的 TT4。由于利用了恒流特性，所以輸出信號(hào)不受電源電壓和導(dǎo)線(xiàn)電阻的影響。T3 和 T4 的發(fā)射結(jié)電壓 UBE3和 UBE4經(jīng)反極性串聯(lián)后加在電阻 R 上，所以 R 上端電壓為 ΔU BE。圖 33 AD590 內(nèi)部核心電路　　圖 33 是利用 ΔU BE特性的集成 PN 結(jié)傳感器的感溫部分核心電路。2 AD590 的工作原理　　在被測(cè)溫度一定時(shí)，AD590 相當(dāng)于一個(gè)恒流源，把它和 5～30V 的直流電源相連，并在輸出端串接一個(gè) 1kΩ 的恒值電阻，那么，此電阻上流過(guò)的電流將和被測(cè)溫度成正比，此時(shí)電阻兩端將會(huì)有 1mV／K 的電壓信號(hào)。AD590 共有 I、J、K、L、M 五檔，其中 M 檔精度最高，在55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線(xiàn)形誤差177。輸出電阻為 710MΩ。電源電壓可在 4V6V 范圍變化，電流IT變化 1μA，相當(dāng)于溫度變化 1K。 AD590 的測(cè)溫范圍55℃ +150℃。圖 32 AD590 外形（圖 1）及電路符號(hào)（圖 2）流過(guò)器件的電流（μA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）度數(shù)，即：I T/T=1μA /K式中：I T—— 流過(guò)器件（AD590）的電流，單位 μA 。AD590L，AD590M 一般用于精密溫度測(cè)量電路，其電路外形如圖 32 所示，它采用金屬殼 3 腳封裝，其中 1 腳為電源正端 V＋；2 腳為電流輸出端 I0； 3 腳為管殼，一般不用。 一．主要特性AD590 是電流型溫度傳感器，通過(guò)對(duì)電流的測(cè)量可得到所需要的溫度值。 （一） 信號(hào)采集 由 AD590、HS1100 及多路開(kāi)關(guān) CD4051 組成； （二） 信號(hào)分析 由 A/D 轉(zhuǎn)換器 MC1443單片機(jī) 8031 基本系統(tǒng)組成； （三） 信號(hào)處理 由串行口 LED 顯示器和報(bào)警系統(tǒng)等組成。信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路采樣 /保持器采樣 /保持器采樣 /保持器A / D 轉(zhuǎn)換器A / D 轉(zhuǎn)換器A / D 轉(zhuǎn)換器接口接口接口C P U圖 21 多路并行模擬量輸入通道信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路采樣 /保持器A / D 轉(zhuǎn)換器接口C P U多路切換器圖 22 多路分時(shí)的模擬量輸入通道第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可以產(chǎn)生模擬信號(hào)，和 A/D 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的性能，我設(shè)計(jì)了以 8031 基本系統(tǒng)為核心的一套檢測(cè)系統(tǒng)，其中包括 A/D 轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、復(fù)位電路、溫度檢測(cè)、濕度檢測(cè)、鍵盤(pán)及顯示、報(bào)警電路、系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計(jì)。（4） 軟件比較復(fù)雜。（2） 處理速度慢。方案二、采用多路分時(shí)的模擬量輸入通道。（2） 硬件復(fù)雜，故障率高。這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點(diǎn)為：（1） 可以根據(jù)各輸入量測(cè)量的餓要求選擇不同性能檔次的器件。2. 3 信號(hào)采集通道的選擇 在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，溫度輸入信號(hào)為 8 路的模擬信號(hào)，這就需要多通道結(jié)構(gòu)。綜合比較方案一與方案二，方案一雖然滿(mǎn)足精度及測(cè)量濕度范圍的要求，但其只限于一定范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線(xiàn)性，可有效地利用其線(xiàn)性特性。2%RH；響應(yīng)時(shí)間小于 5S；溫度系數(shù)為 pF/℃。不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時(shí)間，專(zhuān)利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（HS1100）和側(cè)面接觸（HS1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線(xiàn)性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線(xiàn)上的自動(dòng)插件和自動(dòng)裝配過(guò)程等。方案二：采用 HS1100/HS1101 濕度傳感器。這種傳感器原是用于開(kāi)關(guān)的傳感器，不能在寬頻帶范圍內(nèi)檢測(cè)濕度，因此，主要用于判斷規(guī)定值以上或以下的濕度電平。方案一：采用 HOS201 濕敏傳感器。 2. 2 濕度傳感器的選擇測(cè)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?chē)目諝馕账趾笠鸬奈锢砘蚧瘜W(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周?chē)諝獾臐穸取D590 的測(cè)量信號(hào)可遠(yuǎn)傳百余米。它只需直流電源就能工作，而且，無(wú)需進(jìn)行線(xiàn)性校正，所以使用也非常方便，借口也很簡(jiǎn)單。AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì)損壞。M檔在測(cè)溫范圍內(nèi)非線(xiàn)形誤差為177。在工業(yè)中用于50～180℃測(cè)溫。（℃ + |t|） 。按 IE