【正文】 溫度是表征物體或系統(tǒng)冷熱程度的物理量。由于溫度是非電量，因此，對(duì)溫度的檢測(cè)與控制需使用傳感器或溫度敏感元件。熱電偶和熱敏電阻的測(cè)量精度都比較高，成本比較低，而且測(cè)量的范圍也比較寬，但是它容易受到測(cè)量場(chǎng)所以及環(huán)境的限制，高溫或長(zhǎng)期使用時(shí)由于環(huán)境的影響會(huì)使其性能下降，需要定期檢查與更換，給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了很大不便。所以，決定采用AD公司生產(chǎn)的AD590集成溫度傳感器。是利用PN結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。集成溫度傳感器實(shí)質(zhì)上是一種半導(dǎo)體集成電路，它是利用晶體管的be結(jié)壓降的不飽和值與熱力學(xué)溫度和通過(guò)發(fā)射極電流的下述關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)： ,—波爾茲常數(shù)；—電子電荷絕對(duì)值 （）集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。AD590的主要特性如下：①流過(guò)器件的電流（）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）度數(shù)，即:②AD590的測(cè)溫范圍為55～+150③AD590的保存溫度為65～+175④AD590的電源電壓范圍為4～30⑤輸出電阻為710⑥響應(yīng)時(shí)間僅為20⑦精度高。基本應(yīng)用電路(a）是AD590的封裝形式，（b）是AD590用于測(cè)量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路。 (a) 封裝形式 (b) 基本應(yīng)用電路 AD590的封裝形式及基本應(yīng)用電路溫度測(cè)量電路本文設(shè)計(jì)具有獨(dú)立調(diào)節(jié)功能的測(cè)溫電路。 圖34 溫度測(cè)量電路目前，一般采用濕敏元件檢測(cè)濕度，濕敏元件分為濕敏電阻和濕敏電容兩種情況。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上出現(xiàn)了不少?lài)?guó)內(nèi)外濕度傳感器產(chǎn)品，電容式濕敏元件較為多見(jiàn)?；谝陨显?，本設(shè)計(jì)選用電容式濕度傳感器HS1101。2％；極好的線(xiàn)性輸出；1～99％濕度量程；40～100的溫度工作范圍，響應(yīng)時(shí)間5秒；濕度輸出受溫度影響極小，防腐蝕性氣體；常溫使用無(wú)需溫度補(bǔ)償，無(wú)需校準(zhǔn)；具有最突出的優(yōu)點(diǎn)是長(zhǎng)期穩(wěn)定性極強(qiáng)。HS1101的主要特性如下：①全互換性在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正②長(zhǎng)時(shí)間飽和下快速脫濕③高可靠性與長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性④專(zhuān)利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)⑤可用于線(xiàn)性電壓或頻率輸出⑥快速反應(yīng)時(shí)間，： HS1101結(jié)構(gòu)及示意圖 HS1101的特性參數(shù)特征參數(shù)符號(hào)MinTypMax單位濕度測(cè)量范圍 1 99 5供電電壓 5 10 標(biāo)稱(chēng)電容 117 180 183 溫度效應(yīng) 平均靈敏度（） 漏電流 1 恢復(fù)時(shí)間 10 遲滯 長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性 反應(yīng)時(shí)間 5曲線(xiàn)精度（10％～90％） 本系統(tǒng)采用的是將HS1101接入555定時(shí)器組成的振蕩器電路中，輸出一定頻率的方波信號(hào)。： 濕度測(cè)量電路本文選用的是NE555芯片，它內(nèi)部含有兩個(gè)NE555定時(shí)器。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Ucc通過(guò)R1，R2向C2充電，經(jīng)t1充電時(shí)間后，充至芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，約2/3Ucc，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)放電時(shí)間后，下降到比較器的低觸發(fā)電平，約1/3，此時(shí)輸出引腳3端又由低電平躍升為高電平。其中充放電時(shí)間為 （） （）因而，輸出的方波頻率為 （）只要改變定時(shí)元件或即可改變脈沖的。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器它有兩個(gè)輸出狀態(tài)，一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，在外來(lái)觸發(fā)脈沖作用下，能夠由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)定狀態(tài)，而暫穩(wěn)定狀態(tài)維持一段時(shí)間后，在自動(dòng)地返回到穩(wěn)定狀態(tài)，且暫穩(wěn)定狀態(tài)持續(xù)地時(shí)間長(zhǎng)短完全取決于電路本身的參數(shù)。通過(guò)脈寬值，可以得到相應(yīng)的傳感器的電容值。電容值和濕度值的近似關(guān)系為： （）前面我們已經(jīng)通過(guò)測(cè)量定時(shí)器的輸出脈寬，求出了相應(yīng)的電容值，然后，我們可以根據(jù)上面的式子，由電容值，求得相應(yīng)的濕度值。單片機(jī)接口技術(shù)【18】是研究單片機(jī)與外部芯片之間如何交換信息的技術(shù)，外部的各種信息通過(guò)輸入接口送入單片機(jī)，而單片機(jī)的各種信息通過(guò)輸出接口送到外部芯片中，因此單片機(jī)需要通過(guò)信息轉(zhuǎn)換器件實(shí)現(xiàn)信息的交流與控制。常用的A/D轉(zhuǎn)換方式有逐次逼近式和雙斜積分式，前者轉(zhuǎn)換時(shí)間短，但抗干擾能力差；后者轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)，抗干擾能力較強(qiáng)。在常用的A/D轉(zhuǎn)換芯片（如ADC080ICL713ICL7109等）中，ICL7135與其余幾種有所不同，它是美國(guó)MAXIN公司生產(chǎn)的一個(gè)雙積分式A/D轉(zhuǎn)換集成電路，該芯片抗干擾能力強(qiáng)、分辯率高、價(jià)格低廉。因此它廣泛應(yīng)用在速度要求不高，而精度要求較高的各種領(lǐng)域中。 ICL7135的主要性能及管腳ICL7135的主要性能有：在每次A/D轉(zhuǎn)換前，內(nèi)部電路都自動(dòng)進(jìn)行調(diào)零操作。20000字（2V滿(mǎn)量程）范圍內(nèi)，保證轉(zhuǎn)換精度177。其主要特點(diǎn)如下：①出電流典型值1PA；②所有輸出端和TTL電路相容；③有過(guò)量程（OR)和欠量程（UR)標(biāo)志信號(hào)輸出，可用作自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)；④輸出為動(dòng)態(tài)掃描BCD碼；⑤對(duì)外提供六個(gè)輸入，輸出控制信號(hào)(R/H,BUSH,ST,POL,OR,UR)，因此除用于數(shù)字電壓表外，還能與異步接收/發(fā)送器,微處理器或其它控制電路連接使用；⑥轉(zhuǎn)換速度:3次/秒；⑦28引腳雙列直插式封裝。圖312所示是Vid為常數(shù)時(shí)的ICL7135時(shí)序圖，由圖312可知：在信號(hào)積分相開(kāi)始時(shí)，ICL7135的BUSY信號(hào)線(xiàn)跳高并一直保持高電平，直到去積分相結(jié)束時(shí)才跳回低電平。其中去積分相的脈沖個(gè)數(shù)反映了轉(zhuǎn)換結(jié)果。 BUSY信號(hào)輸出波形3．ICL7135與單片機(jī)系統(tǒng)的串行連接在ICL7135與單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接時(shí)，如果使用ICL7135的并行采集方式，則不但要連接BCD碼數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)，又要連接BCD碼數(shù)據(jù)的位驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，這樣至少需要9根I/O口線(xiàn)。而ICL7135的串行接法是通過(guò)計(jì)脈沖數(shù)的方法來(lái)獲得測(cè)量轉(zhuǎn)換結(jié)果的。本課題主要是通過(guò)單片機(jī)AT89S52的定時(shí)器T0（也可以使用定時(shí)器T1）來(lái)計(jì)脈沖數(shù)。因此可利用單片機(jī)的ALE信號(hào)作為ICL7135的脈沖（CLK）輸入。此時(shí)定時(shí)器T0是否工作將受BUSY信號(hào)的控制。因此，應(yīng)當(dāng)找到定時(shí)器T0所記錄的數(shù)據(jù)和測(cè)量脈沖之間的某種比例關(guān)系。 ； （） ； （） ； （）因?yàn)榫д竦念l率選用的是6MHz，而ICL7135的典型輸入頻率為250KHz，所以，本文選用4分頻來(lái)實(shí)現(xiàn)。由上述頻率之間的比率關(guān)系可知，AT89S52的定時(shí)器T0所用的頻率是ICL7135的測(cè)量脈沖頻率的兩倍。圖中，分頻數(shù)可根據(jù)ICL7135的要求和單片機(jī)的時(shí)鐘頻率來(lái)選擇。若使用4以上的分頻數(shù)，則需在軟件上作一下改進(jìn)。而要得到A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)則應(yīng)用測(cè)量脈沖的個(gè)數(shù)減去10001。通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)可得到被測(cè)的模擬量。其優(yōu)點(diǎn)是占用口線(xiàn)少，能節(jié)省系統(tǒng)的硬件資源，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，不用添加任何擴(kuò)展口線(xiàn)器件，從而使系統(tǒng)的成本得到降低。經(jīng)調(diào)理后的0V～2V的模擬信號(hào)通過(guò)RC低通濾波后，從芯片的IN+，IN輸入。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)為D1，D2，D3，D4及D5，其中D5（萬(wàn)位）只能是1或0，其他幾位為0～9的BCD碼。： 7135與單片機(jī)的接口電路MCS51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)全雙工的串行通信口，即串行接收和發(fā)送緩沖器（SBUF），這兩個(gè)在物理上獨(dú)立的接收發(fā)送器，既可以接收數(shù)據(jù)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)。這個(gè)通信口既可以用于網(wǎng)絡(luò)通信，亦可實(shí)現(xiàn)串行異步通信，還可以構(gòu)成同步移位寄存器使用。 RS232簡(jiǎn)介RS232C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）正式公布的，在異步串行通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)。最長(zhǎng)傳送電纜可達(dá)到15米。在接口電路和計(jì)算機(jī)接口芯片中大都是TTL/CMOS電平，所以在通信時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，以便與RS232標(biāo)準(zhǔn)的電平匹配。MAX232C芯片是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗，單電源雙RS232發(fā)送/接受器。10V電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5V電源即可。MAX232C的引腳T1IN，T2IN，R1OUT，R2OUT為接TTL/CMOS電平的引腳，引腳T1OUT，T2OUT，R1IN，R2IN為接RS232C電平的引腳，因此TTL/CMOS電平的T1IN，T2IN引腳應(yīng)接MCS51的串行發(fā)送引腳TXD；R1OUT，R2OUT應(yīng)接MCS51的串行接收引腳RXD。： RS232接口電路選用其中的一路發(fā)送/接收，R1OUT接MCS51的RXD，T1IN接MCS51的TXD，DB9連接器直接接到PC機(jī)上。（Inter Integrated Circuit）總線(xiàn)是PHILIPS公司為了簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一種用于內(nèi)部IC控制的簡(jiǎn)單的雙向兩線(xiàn)串行總線(xiàn)，是近年來(lái)在微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種新型總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。在主從通信中，可以有多個(gè)總線(xiàn)器件同時(shí)接到總線(xiàn)上，通過(guò)地址來(lái)識(shí)別通信對(duì)象?？偩€(xiàn)端口輸出為開(kāi)漏結(jié)構(gòu)，故總線(xiàn)上必須有上拉電阻，上拉電阻與電源電壓VCC、SDA/SCL、總線(xiàn)串接電阻有關(guān)，通?？蛇x5～10K。當(dāng)某個(gè)器件向總線(xiàn)上發(fā)送信息時(shí)，它就是發(fā)送器(也叫主器件)，而當(dāng)其從總線(xiàn)上接收信息時(shí)，又稱(chēng)為接收器(也叫從器件)。由啟動(dòng)信號(hào)、若干個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和應(yīng)答位以及停止信號(hào)組成?？偩€(xiàn)上的所有的外圍器件都有規(guī)范的器件地址。： 子機(jī)地址 器件地址(DA3,DA2,DA1,DAO)：是總線(xiàn)外圍接口器件固有的地址編碼，器件出廠(chǎng)時(shí)就己給定。數(shù)據(jù)方向（R/W）：規(guī)定了總線(xiàn)上主節(jié)點(diǎn)對(duì)從節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送方向。在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，首先由主機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)(S)、然后由主機(jī)發(fā)送尋址字節(jié)、應(yīng)答、發(fā)送數(shù)據(jù)、應(yīng)答……直到中止(P)。 24LC256芯片與單片機(jī)的接口電路24LC256是內(nèi)含32K8位低功耗CMOS的EEPROM，具有工作電壓寬(～)、擦寫(xiě)次數(shù)多(大于10000次)、寫(xiě)入速度快(小于10ms)等特點(diǎn)。圖中A0,A1,A2是三條地址線(xiàn)，用于確定芯片的硬件地址。SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端，SCL串行時(shí)鐘輸入端，WP為寫(xiě)保護(hù)。因此，鍵盤(pán)接口技術(shù)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。加一鍵K2：(1)正常狀態(tài)下點(diǎn)按該鍵，全部數(shù)碼呈閃爍狀態(tài)，表示儀表已進(jìn)入控制值查看狀態(tài)，數(shù)碼管顯示的數(shù)值為溫度控制設(shè)定值，再次點(diǎn)按依次顯現(xiàn)二氧化碳濃度、溫濕度控制值，亦可點(diǎn)按復(fù)位鍵K4則立即退出該狀態(tài)，恢復(fù)顯示當(dāng)前二氧化碳濃度、溫濕度值。每按一次該鍵，設(shè)定值的末尾位就會(huì)加一。減一鍵K3：每按一次該鍵，設(shè)定值的末尾位就會(huì)自動(dòng)減去一。復(fù)位鍵K4：在控制值設(shè)置狀態(tài)、控制值查看狀態(tài)時(shí)，按下該鍵可立即恢復(fù)正常顯示狀態(tài)。單片機(jī)并行I/O口數(shù)量總是有限的，有時(shí)并行口需作其他更重要的用途，一般也不會(huì)用數(shù)量眾多的并行I/O口專(zhuān)門(mén)來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示電路，本文介紹了用AT89S52的串行通信口加上少量I/O及擴(kuò)展芯片用于顯示電路，89S52的串行通信口是一個(gè)功能強(qiáng)大的通信口，而且是相當(dāng)好用的通信口，用于顯示驅(qū)動(dòng)電路非常合適，下面就根據(jù)這種需要設(shè)計(jì)一個(gè)用串行通信口線(xiàn)加上少量I/O口，設(shè)計(jì)一個(gè)6位LED顯示電路。最常用的一種顯示器是由七段條形的LED組成，點(diǎn)亮適當(dāng)?shù)淖侄?，就可以顯示出不同的數(shù)字。，共陰極接地，當(dāng)各段陽(yáng)極上的電平為“1”時(shí)，該段點(diǎn)亮，電平為“0”時(shí)，該段就熄滅。為了在LED上顯示不同的數(shù)字或字符，首先要把數(shù)字或字符轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的段碼，由于電路接法不同，LED顯示器形成的段碼也不同，將顯示數(shù)字或字符轉(zhuǎn)換成段碼的過(guò)程可以通過(guò)硬件譯碼或軟件譯碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用軟件譯碼的多位LED掃描顯示接口電路，它的設(shè)計(jì)思想是預(yù)先在內(nèi)存中存貯一張七位LED段碼表根據(jù)需要顯示的數(shù)字或字符去查表取的相應(yīng)的段碼，將找到的段碼加到七段LED的驅(qū)動(dòng)器上即可顯示出字符或數(shù)字。