【正文】 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。結(jié)構(gòu)框圖如圖24所示。 溫度傳感器電路集成溫度傳感器AD590 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的集成兩端感溫電流型溫度傳感器。AD590主要特性l 流過器件的電流（μA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即： (31)式中：IT—— 流過器件（AD590）的電流，單位μA。l AD590的測(cè)溫范圍55℃～ +150℃；l AD590的電源電壓范圍為4V～30V；l 電源電壓可在4V6V范圍變化，電流變化，相當(dāng)于溫度變化1K。l 輸出電阻為710MΩ；l 精度高，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)，非線形誤差177。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)。圖31 AD590構(gòu)成溫度測(cè)量電路電位器R2用于調(diào)整零點(diǎn)，R4用于調(diào)整運(yùn)放LF355的增益。如此反復(fù)調(diào)整多次，直至0℃時(shí)，V0=0mV，100℃時(shí)V0=100mV為止。例如，若室溫為25℃，那么V0應(yīng)為25mV。 濕度傳感器濕度傳感器采用HS1100/HS1101。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?？梢娋仁禽^高的。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)方與阻容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。圖32 頻率輸出的555振蕩電路集成定時(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。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)。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。CD4051多路開關(guān)，它是一種單片、COMS8通道開關(guān)。一、溫度多路檢測(cè)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)電路其電路結(jié)構(gòu)如圖33所示。二、濕度多路檢測(cè)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)電路其電路結(jié)構(gòu)如圖34所示。 信號(hào)分析電路信號(hào)分析電路由A/D轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)的基本系統(tǒng)組成 A/D轉(zhuǎn)換電路為了把溫度、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。一、MC14433 A/D 轉(zhuǎn)換器特點(diǎn)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。MC14433A/。MC14433的內(nèi)部電路如圖35所示。圖35MC14433A/D轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部邏輯框圖圖36MC14433引腳圖表32MC14433各引腳的功能管腳號(hào)名稱功能24VDD主工作電源+5V12VEE模擬部分的負(fù)電源端，接5V1VAG模擬地端13VSS數(shù)字地端2VR基準(zhǔn)電壓4R1積分電阻輸入端6C1積分電容輸入端8C0C02外界補(bǔ)償電容端，5R1/C1R1與C1的公共端11CLKI、CLKO外界振蕩器時(shí)鐘14EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，正脈沖有效9DU啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)換15/OR過量程信號(hào)輸出端1619DS1DS4選擇個(gè)、十、百、千位，正脈沖有效2023Q0Q3BCD碼輸出線DS1對(duì)應(yīng)千位，DS4對(duì)應(yīng)個(gè)位。見圖37所示。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32 表33 DS1選通時(shí)Q3～Q0表示的結(jié)果由表可知：l Q3表示1/2位，Q3=“0”對(duì)應(yīng)1，反之對(duì)應(yīng)0；l Q2表示極性，Q2=“1”為正極性，反之為負(fù)極性；l Q0=“1”表示超量程：當(dāng)Q3=“0”時(shí)，表示過量程；l 當(dāng)Q3=“1”時(shí)，表示欠量程。對(duì)8031單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來說，MC14433可以直接和其P1口或者擴(kuò)展I/O口8155/8255相連。圖38 MC14433與8031單片機(jī)的接口電路 單片機(jī)8031基本電路本系統(tǒng)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)的電量采集過程。一、8031的概述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)，其基本組成見圖39所示。圖38 8031基本組成8031的引腳圖見圖39所示。l VSS（20引腳）：接地。l 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。在掉電時(shí)，此引腳接備用電源VDD，以保持RAM數(shù)據(jù)不丟失，當(dāng)BVCC低于規(guī)定的值時(shí)，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)時(shí)，VPD就向內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供備用電源。l （29引腳）：此腳輸出為單片機(jī)內(nèi)訪問外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，在讀取外部指令期間， PSEN非有兩次在每個(gè)周期有效，在此期間，每當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，兩個(gè)有效的PSEN非將不再出現(xiàn)，同樣這個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。當(dāng)保持低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲(chǔ)器，對(duì)8031而言，此腳必須接地。P0口通常用做通用I/O口為CPU傳送數(shù)據(jù)，P2口除了可以用做通用口以外，還具有第一功能，除P0口以外其余三個(gè)都是準(zhǔn)雙向口。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。圖中電容C1和電阻R1對(duì)電源十5V來說構(gòu)成微分電路。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。圖310 單片機(jī)的復(fù)位電路三、系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路是用來產(chǎn)生8031單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號(hào)，8031本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)，8031在唯一的時(shí)鐘信號(hào)的控制下嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作 ，時(shí)鐘的頻率影響單片機(jī)的速度和穩(wěn)定性。我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式來為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。電路如圖311所示。 單片機(jī)外圍的設(shè)計(jì)在8031芯片的外圍電路中必須對(duì)其進(jìn)行程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，和根據(jù)系統(tǒng)的需要對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。由1片2764EPROM、1片6264RAM。其框圖如圖312所示?！刂茖?duì)應(yīng)的2片多路模擬開關(guān)CD4051的選通。圖312單片機(jī)外圍電路由于8031無內(nèi)部ROM，故擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器地址為0000H～FFFFH，考慮系統(tǒng)的需要，我們將8031的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展為4KEPROM，采用2764作為ROM芯片。在程序擴(kuò)展中，我們選用的地址鎖存器是74LS373。本設(shè)計(jì)是利用8031的串行口實(shí)現(xiàn)鍵盤/顯示器接口。應(yīng)用8031的串行口方式0的輸出方式，在串行口外接移位寄存器74HC573，構(gòu)成鍵盤/顯示器接口，其硬件接口電路如圖314所示：圖314顯示鍵盤接口電路 報(bào)警電路在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對(duì)于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。本設(shè)計(jì)采用峰鳴音報(bào)警電路。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動(dòng)，也可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)?！?”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；“0”時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。整個(gè)程序由主程序、顯示、鍵盤掃描、A/D 轉(zhuǎn)換等子程序。溫度控制主程序的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下問題：(1) 鍵盤掃描、鍵碼識(shí)別和溫度顯示；(2) 溫濕度采樣，數(shù)字濾波；(3) 越限報(bào)警和處理；(4) 溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換。(5) 這里所需要注意的是標(biāo)度變換，下面簡(jiǎn)單的介紹一下標(biāo)度變換： 標(biāo)度變換目的是要把實(shí)際采樣的二進(jìn)制值轉(zhuǎn)換成BCD形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區(qū)34H3BH。 流程圖：系統(tǒng)軟件主要由初始化程序、主程序、A/D 轉(zhuǎn)換程序及監(jiān)控程序等組成。監(jiān)控程序完成對(duì)鍵盤輸入的掃描及顯示器的顯示；A/D 轉(zhuǎn)換程序完成對(duì)信號(hào)的采樣和 A/D 轉(zhuǎn)換，主程序?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，其中，A/D 轉(zhuǎn)換程序是 8031 響應(yīng) MC14433 A/D轉(zhuǎn)換器的中斷服務(wù)程序。圖41 主程序流程圖二、A/D 轉(zhuǎn)換程序 A/D 轉(zhuǎn)換程序的框圖如如42所示。它直接影響到儲(chǔ)備物資的使用壽命和工作可靠性。但傳統(tǒng)的方法是用與濕度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測(cè)量計(jì)和濕度試紙等測(cè)試器材，通過人工進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不符合溫度和濕度要求的庫(kù)房進(jìn)行通風(fēng)、去濕和降溫等工作。因此我們需要一種造價(jià)低廉、使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的溫濕度測(cè)量?jī)x。通過數(shù)碼顯示電路能顯示當(dāng)前的溫濕度和預(yù)設(shè)溫濕度。本系統(tǒng)特別適合于倉(cāng)庫(kù)等無人監(jiān)控等場(chǎng)所。為人們的生產(chǎn)和生活帶來了巨大的意義。在本論文完成之際，首先要向我的導(dǎo)師李詠紅老師和王鍇老師致以誠(chéng)摯的謝意。李老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，平易近人，她不僅教我專業(yè)知識(shí)和技能，還教我很多為人處事的道理；同時(shí)她對(duì)工作的積極熱情、認(rèn)真負(fù)責(zé)、有條不紊、實(shí)事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，使我受益非淺。同時(shí)，我要感謝給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了