【正文】 2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)8051產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。：輸入狀態(tài)接通通道輸入狀態(tài)接通通道INHCBAINHCBA000000101500011011060010201117001131xxx均不顯示01004 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中，我們采用美國(guó)ATMEL（愛(ài)特梅爾）公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)作為主控芯片。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[22]。INH (6)：禁止輸入引腳。A、B、C (19)：地址控制引腳。 CD4051的管腳圖圖中功能如下： 在本設(shè)計(jì)中，選用的是8選1多路開關(guān)CD4051[21]，它是一種單片、COMS， 8通道開關(guān)。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線到n線的分離功能。4）多路開關(guān)介紹 多路開關(guān)，又稱“多路模擬轉(zhuǎn)換器”。U2的INH端直接接地，Ul的INH端通過(guò)單片機(jī)端口控制，在進(jìn)行濕度信號(hào)采集的時(shí)候該端口置為低電平，允許多路開關(guān)選通[20]。 矩陣測(cè)量網(wǎng)絡(luò)由濕度一頻率變換電路及2片CD4051組成。其中，充放電時(shí)間為：t充電=C (R1+R3) Ln2t放電=CR3 Ln2因而，輸出的方波頻率為：f=1/ (t放電+t充電)=1/[ C (R1+2R3) Ln2]可見(jiàn)，空氣濕度通過(guò)555測(cè)量電路就轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之呈反比的頻率信號(hào)。 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Vcc通過(guò)Rl、R3向HS1100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0. 67Vcc，此時(shí)輸出引腳3端由高電平突降為低電平，然后通過(guò)R3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0. 33Vs。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。 頻率輸出的555[19]。2）濕度測(cè)量電路設(shè)計(jì)： HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其容量隨著所測(cè)空氣濕度的增大而增大。 濕敏電容工作的溫、濕度范化 溫度電容相應(yīng)曲線相對(duì)濕度在1%~100%RH范圍內(nèi)；電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于士2%RH；響應(yīng)時(shí)間小于5S；溫度系數(shù)為0. 04 pF/℃。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}fu進(jìn)行濕度測(cè)量的。本設(shè)計(jì)中DS18B20采用寄生電源方式，故GND與VDD端均接地。 圖中，DS18B20的I/0端口DQ通過(guò)一個(gè)4. 7K的外部上拉電阻與單片機(jī)連接。如果總路線停留在低電平超過(guò)480uS，總線上的所有器件都將被恢復(fù)。無(wú)論任何理由需要暫停某一執(zhí)行過(guò)程時(shí)，如果還想恢復(fù)執(zhí)行的話，總線必須停留在空閑狀態(tài)。如果不對(duì)DS18B20使用告警搜索指令，這些寄存器可用作通用用戶存儲(chǔ)器使用。 一條控制操作命令指示DS18B20完成一次溫度測(cè)量，測(cè)量的結(jié)果將放入DS18B20的高速緩存器中，用一條讀緩存儲(chǔ)器內(nèi)容的存儲(chǔ)器操作命令可以讀出此結(jié)果。如果在單線上有許多器件，那么可以挑選出一個(gè)特定的器件并給總線上的主機(jī)指示存在多少器件及其類型。因此，控制器必須首先提供五種ROM操作命令之一：（1）Read ROM（讀ROM）；（2）Match ROM（匹配ROM）；（3）Search ROM（搜索ROM）；（4）Skip ROM（跳過(guò)ROM）；（5）Alarm Search（告警搜索）。 DS18B20依靠一個(gè)單線接口通信[17]。 根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。Rl和RO用來(lái)設(shè)置分辨率，：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位） 分辨率設(shè)置表R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間009位0110位1011位375ms1112位750msDS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0. 0625℃ /LSB[16]形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。其中，配置寄存器的內(nèi)容如下：“TM Rl RO 1 1 1 1 1” 低5位一直都是1，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。第六、七、八個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。 DS18B20高速存儲(chǔ)器包含了9個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息，第一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個(gè)字節(jié)是溫度的高八位。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。： DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由六部分組成：電源電路、64位光刻ROM及1wire接口、溫度傳感器、非易失的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL[13]、配置寄存器和CRC校驗(yàn)碼產(chǎn)生器。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。當(dāng)被用在寄生電源下，可向器件供電。DQ： 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。(8)用戶可定義的非易失性的溫度告警設(shè)置：是TO92封裝和SSOP封裝的DS18B20的外部結(jié)構(gòu)圖[12]。(6)用戶可以從9位到12位選擇數(shù)字溫度計(jì)的分辨率。(4)由數(shù)據(jù)線供電，不需外接電源。(2)在DS18B20中的每一個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)控，如環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器[11]。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)硬件包括：溫度檢測(cè)、濕度檢測(cè)、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)及附屬電路、控制接口(空調(diào)、風(fēng)機(jī)、加濕機(jī))、鍵盤及顯示、報(bào)警電路、通信串口等部分的設(shè)計(jì)。 綜合比較三個(gè)方案，方案一雖然滿足精度及測(cè)量濕度范圍的要求，但其只限于一定范圍內(nèi)使用時(shí)才具有良好的線性，而且還不具備在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中對(duì)溫度40℃~+60℃的要求；方案二，雖然不是數(shù)字式傳感器，與單片機(jī)的接口需要外接A/D轉(zhuǎn)換器件，但其性能較優(yōu)，使用簡(jiǎn)單，只要合理選擇轉(zhuǎn)換電路等也可以有較高的性價(jià)比。數(shù)字濕度傳感器將傳感器、信號(hào)放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、I2C總線接口全部集成于一個(gè)芯片中?？梢?jiàn)精度是較高的。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，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適用于制造流水線上的自動(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。 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。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求：使用掛接在單總線上的多個(gè)單線數(shù)字溫度傳感器為檢測(cè)元件，且考慮到硬件設(shè)計(jì)的性價(jià)比。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)；現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。DS18B20是Dallas半導(dǎo)體公司研制的一款數(shù)字化溫度傳感器，支持“一線總線”接口，即只通過(guò)一根信號(hào)線完成數(shù)據(jù)、地址和控制信息的傳輸。AD590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)行線性校正，所以使用也非常方便，接口也很簡(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。 方案二：采用模擬集成溫度傳感器AD590，它的測(cè)溫范圍在55℃~+150℃之間，而且精度高。但其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。按IEC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫范圍200~650℃ ，百度電阻比WC (100) =，R0為100Ω和10Ω[4]，其允許的測(cè)量誤差A(yù)級(jí)為士(0. 15℃+|t| )，B級(jí)為士(0. 30℃+|t|)。 鉑的物理、化學(xué)性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強(qiáng)，易提純，復(fù)制性好，工業(yè)性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用十工業(yè)檢測(cè)中高精密測(cè)溫和溫度標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑