【正文】 就向內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供備用電源。XTAL2（18引腳）在內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸入端，當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)， 對(duì)MCS51系列該引腳接收外部震蕩信號(hào)，即把該信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端。VSS（20引腳）接地。 中斷控制系統(tǒng)：8031有五個(gè)中斷源，既外部中斷兩個(gè)，定時(shí)計(jì)數(shù)中斷兩個(gè)，串行中斷一個(gè)，全部的中斷分為高和低的兩個(gè)輸出級(jí)。并行I/O口：MCS51有四個(gè)8位的并行I/O口，P0，P1，P2，P3，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸出。內(nèi)存：內(nèi)部存儲(chǔ)器可分做程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，但在8031中無片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 。還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯和算術(shù)的運(yùn)算。3. 2. 2. 1 8031的片內(nèi)結(jié)構(gòu)8031是有8個(gè)部件組成，即CPU，時(shí)鐘電路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并行口（P0～P3）串行口，定時(shí)計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)，它們均由單一總線連接并被集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，即組成了單片微型計(jì)算機(jī)，8031就是MCS51系列單片機(jī)中的一種。它由傳感器采集非電信號(hào)，從傳感器出來經(jīng)過功率放大過程，使信號(hào)放大，再經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換成為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相應(yīng)端口。對(duì)于8031單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)來說，MC14433可以直接和其P1口或擴(kuò)展I/O口8155/8255相連。 Q0=“1”表示超量程：當(dāng)Q3=“0”時(shí)，表示過量程；當(dāng)Q3=“1”時(shí)，表示欠量程；一． MC14433與8031單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)由于MC14433的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是動(dòng)態(tài)分時(shí)輸出的BCD碼，Q0～Q3HE DS1～DS4都不是總線式的。當(dāng)DSDS3和DS4選通期間，輸出三位完整的BCD碼數(shù)，但在DS1選通期間，輸出端Q0Q3 除了表示個(gè)位的0或1外，還表示了轉(zhuǎn)化值的正負(fù)極性和欠量程還是過量程其含意見表33 表3DS1選通時(shí)Q3～Q0表示的結(jié)果由表可知Q3 表示1/2位，Q3=“0”對(duì)應(yīng)1，反之對(duì)應(yīng)0。 圖312 MC14433選通脈沖時(shí)序圖BCD碼輸出線Q0Q3： BCD碼輸出線。DS1 對(duì)應(yīng)千位，DS4 對(duì)應(yīng)個(gè)位。過量程信號(hào)輸出端/OR ： 當(dāng)|Vx|?VR，過量程/OR 輸出低電平。轉(zhuǎn)換啟動(dòng)/結(jié)束信號(hào)端EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，正脈沖有效。 R1/C1： R1 與C1的公共端。C1 。外界電阻及電容端RI： 積分電阻輸入端，VX=2V時(shí)，R1=470?；VX=200Mv時(shí)，R1=27K?。VSS： 數(shù)字地端。VEE: 模擬部分的負(fù)電源端，接5V。轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)以BCD碼的形式分四次送出（最高位輸出內(nèi)容特殊，詳見表33）。MC14433A/D轉(zhuǎn)換器與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品5G14433完全相同，可以互換。二．MC14433A/D轉(zhuǎn)換器件簡(jiǎn)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(diǎn)，其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速率低，約1—10次/秒。MC14433 A/D 轉(zhuǎn)換器由于雙積分方法二次積分時(shí)間比較長(zhǎng)，所以A/D轉(zhuǎn)換速度慢，但精度可以做得比較高；對(duì)周期信號(hào)變化的干擾信號(hào)積分為零，抗干擾性能也比較好。其它情況下，輸出端OUT/IN輸出端OUT/IN和各通道的接通關(guān)系如下 表 32輸入狀態(tài)接通通道 輸入狀態(tài)接通通道INHCBAINHCBA000000101500011011060 010201117001131xxx均不顯示010043．2 信號(hào)分析與處理3．2．1 A/D轉(zhuǎn)換一．A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)為了把溫度、濕度檢測(cè)電路測(cè)出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送CPU處理，本系統(tǒng)選用了雙積分A/D轉(zhuǎn)換器MC14433，它精度高，分辨率達(dá)1/1999。VGG（7）；電平轉(zhuǎn)換器電源，通常接+5V或5V。若INH為高電平，則為禁止各通道和輸出端OUT/IN接至；若INH為低電平，則允許各通道按表32關(guān)系和輸出段OUT/IN接通。XCOM（3）：該引腳作為輸出時(shí)，則為公共輸出端；作為輸入時(shí)，則為輸入端。CD4051的內(nèi)部原理框圖如圖39所示。我選用的是CD4051多路開關(guān)，它是一種單片、COMS、8通道開關(guān)。因此，多路開關(guān)通常是一種具有雙向能力的器件。多路開關(guān)通常有n個(gè)模擬量輸入通道和一個(gè)公共的模擬輸入端，并通過地址線上不同的地址信號(hào)把n個(gè)通道中任一通道輸入的模擬信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)有n線到一線的接通功能。其中，充放電時(shí)間為 t充電=C（R4+R2）Ln2 t放電=CR2 Ln2因而，輸出的方波頻率為f=1/(t放電+t充電)=1/[ C（R4+R2）Ln2]可見，空氣濕度通過555測(cè)量電路就轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之呈反比的頻率信號(hào)，表31給出了其中的一組典型測(cè)試值。另外，R3 是防止輸出短路的保護(hù)電阻，R1 用于平衡溫度系數(shù)。集成定時(shí)器555芯片外接電阻RR2與濕敏電容C，構(gòu)成了對(duì)C的充電回路。二、濕度測(cè)量電路HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)空氣濕度的增大而增大。2%RH；響應(yīng)時(shí)間小于5S； pF/℃。 圖37a、濕敏電容工作的溫、濕度范圍 圖37b、濕度電容響應(yīng)曲線。圖37a為濕敏電容工作的溫、濕度范圍。下面 介紹HS1100/HS1101濕度傳感器及其應(yīng)用。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)為八路的溫度信號(hào)采集，而MC14433僅為一路輸入，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36所示圖36八路分時(shí)的模擬量信號(hào)采集電路硬件接口3. 1. 2 濕度傳感器測(cè)量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周圍空氣的濕度。例如，若室溫為25℃，那么V0應(yīng)為25mV。如此反復(fù)調(diào)整多次，直至0℃時(shí)，V0=0mV，100℃時(shí)V0=100mV為止。 圖35 　AD590應(yīng)用電路三． 攝氏溫度測(cè)量電路如圖35所示，電位器R2用于調(diào)整零點(diǎn)，R4用于調(diào)整運(yùn)放LF355的增益。但由于AD590的增益有偏差，電阻也有偏差，因此應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的方法為：把AD590放于冰水混合物中，調(diào)整電位器R2，使V0=+25=（mV）。二． 基本應(yīng)用電路圖38是AD590用于測(cè)量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路?！　「鶕?jù)上式不難看出，要想改變?chǔ)BE，可以在調(diào)整R5后再調(diào)整R6，而增大R5的效果和減小R6是一樣的，其結(jié)果都會(huì)使ΔUBE減小，不過，改變R5對(duì)ΔUBE的影響更為顯著，因?yàn)樗懊娴南禂?shù)較大?！　9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，因此可以寫出：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。TT8，T10為對(duì)稱的Wilson電路，用來提高阻抗。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)線電阻的影響。 因此，電流I1為：其中TT2起恒流作用，可用于使左右兩支路的集電極電流I1和I2相等；TT4是感溫用的晶體管，兩個(gè)管的材質(zhì)和工藝完全相同，但T3實(shí)質(zhì)上是由n個(gè)晶體管并聯(lián)而成，因而其結(jié)面積是T4的n倍。其基本電路如圖33所示?！?。精度高。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。 AD590的電源電壓范圍為4V30V。T——熱力學(xué)溫度，單位K。集成溫度傳感器的電路符號(hào)如圖32所示。根據(jù)特性分擋，AD590的后綴以I，J，K，L，M表示。3．1 信號(hào)采集3．1．1 溫度傳感器集成溫度傳感器AD590 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的集成兩端感溫電流源。圖31 系統(tǒng)總體框圖 本設(shè)計(jì)由信號(hào)采集、信號(hào)分析和信號(hào)處理三個(gè)部分組成的。綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)于模擬量輸入的要求，比較其框圖，方案二更具備硬件簡(jiǎn)單的突出優(yōu)點(diǎn)，所以選擇方案二作為信號(hào)的輸入通道。（3） 硬件簡(jiǎn)單，成本低。 這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點(diǎn)為：（1） 對(duì)ADC、S/H要求高。（3） 軟件簡(jiǎn)單，各通道可以獨(dú)立編程?？傮w成本可以作得較低。方案一、采用多路并行模擬量輸入通道。而且還不具備在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中對(duì)溫度30～50℃的要求，因此，我們選擇方案二來作為本設(shè)計(jì)的濕度傳感器?？梢娋仁禽^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。HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)空氣濕度的增大而增大。然而，這種傳感器只限于一定范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。HOS201濕敏傳感器為高濕度開關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ～1KHZ，測(cè)量濕度范圍為0～100%RH，工作溫度范圍為0～50℃，阻抗在75%RH（25℃）時(shí)為1MΩ。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。綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)于溫度傳感器的選擇。作為電流輸出型傳感器的一個(gè)特點(diǎn)是，和電壓輸出型相比，它有很強(qiáng)的抗外界干擾能力。使用可靠?！?。 方案二：采用AD590，它的測(cè)溫范圍在55℃～+150℃之間，而且精度高。銅電阻的溫度系數(shù)比鉑電阻大，價(jià)格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。（℃+ |t|），B級(jí)為177。缺點(diǎn)是價(jià)格貴，溫度系數(shù)小，受到磁場(chǎng)影響大，在還原介質(zhì)中易被玷污變脆。其主要的特點(diǎn)為精度高、測(cè)量范圍大、便于遠(yuǎn)距離測(cè)量。熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測(cè)溫元件。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測(cè)和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效