【正文】 單的并行或串行口接到微處理系統(tǒng)； (8) 可用 RVN/ HOLD （運行 /保持） STATUS(狀態(tài) )信號監(jiān)視和控制轉(zhuǎn)換定時； (9) 所有輸入端都有抗靜電保護電路。5V，基準電壓典型值為外部分壓輸入的[3] ICL7109 芯片引腳說明及外部連接 圖 ICL7109 引腳圖 ICL7109 的引 腳功能如下： GND：數(shù)字地 ,0V。 V+：正電源，接 +5V。 POL：極性輸出，高電平表示 ICL7109的輸入信號為正。 B1~B12：三態(tài)轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出， B12 為最高位， B1 為最低位。 LBEN ：低字節(jié)使能 端。 HBEN ：高字節(jié)使能端。 LOADCE/ ：片選端。 MODE：方式選擇。此時，可在片選和數(shù)據(jù)使能的控制下直接讀取數(shù)據(jù)。當輸入高電平時，轉(zhuǎn)換器將在信號交換方式的每一轉(zhuǎn)換周期的結(jié)尾輸出數(shù)據(jù)。 OSC SEL：振蕩器選擇。 BUF OSC OUT：緩沖振蕩器輸出。輸入高電平時，每經(jīng) 8192個時鐘脈沖均完成一次轉(zhuǎn)換。 SEND：是輸入信號。 REF OUT：基準電壓輸出，一般為 +。 AZ：自動調(diào)零電容 CAZ連接端。 COMMON：公共模擬端。 REFIN+、 REFIN：正、負差分基準輸入端。 REFCAP：負差分電容連接端。 基準電壓輸入為差分輸入 ， 分別從 REFIN+(36端 )、 REFIN(39 端 )引入。 時鐘電路的選擇： ICL7109 時鐘電路選擇晶體振蕩器，為了使電路具有抗50Hz 串模干擾能力， A/D 轉(zhuǎn)換應選擇積分時間（ 2048 個時鐘數(shù)）等于 50Hz 的整數(shù)倍，系統(tǒng)選擇 晶振。 ICL7109 每轉(zhuǎn)換一次所需的時間為 8192 個時鐘周期，轉(zhuǎn)換時間的計算公式為：轉(zhuǎn) 換時間 =(819258)/晶振頻率。 積分電容 CINTZ 選擇：積分電壓根據(jù)積分器給出的最大輸出擺幅電壓選擇。對于 ICL7109177。通常 CINT=積分器輸出擺幅 時鐘周期 A?202048 ??。當傳感器傳來的微弱信號經(jīng)放大器放大后為 0～ 5V，這時噪聲的影響不是主要的，可把積分電容 CINT 選大一些，使 CINT=2CAZ，選 CINT=， CAZ=，本系統(tǒng)正屬于這種情況。以保證在輸入電壓范圍內(nèi)的線性。 基準電容 CREF一般取值 1uF 較好。 ICL7109 與 89C51 單片機的硬件接口設計 ICL7109 內(nèi)部有一個 14 位 (12 位數(shù)據(jù)和一位極性、一位溢出 )的鎖存器和一個 14 位的三態(tài)輸出寄存器，同時可以很方便地與各種微處理器直接連接，而無需外部加額外的鎖存器。在直接接口方式中 ，當 ICL7109 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，由 STATUS 發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束指令到單片機，單片機對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)分高位字節(jié)和低位字節(jié)進行讀數(shù)。本系統(tǒng)采用直接接口方式， 7109 的 MODE 端接地，使 7109 工作于直接輸出方式。 B1～ B12 輸出高低位數(shù)據(jù)， POL、 OR 輸出極性和溢出位，這些數(shù)據(jù)分時送至 89C51 的 P0 口。 A/D轉(zhuǎn)換正在進行時， STATUS引腳輸出高電平。這種方法可簡化設計，節(jié)省硬件和軟件。 其中 ICL7660 是＋ 5V 輸入－ 5V 輸出的電源極性變換器 ， 用來為 ICL7109提供雙極性電壓。集成溫度變換器把作為感溫元件的結(jié)型溫敏器件與外圍電路集成在同一芯片上 , 實現(xiàn)了溫度變換器的小型化。集成溫敏變換器還具有高靈敏度、高電平輸出、穩(wěn)定性好 , 易于與讀出電路和控制電路接口等優(yōu)點。電壓輸出型的靈敏度一般為 10mV/K，溫度 0。 C時輸出 。 溫度檢測在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研以及日常生活等領(lǐng)域占有重要地位。這種器件在被測溫度一定時 , 相當于一個恒流源。并具有消除電源波動的特性。因為AD590是恒流器件 , 所以適合遠距離傳送 , 也容易實現(xiàn)智能數(shù)字化顯示。集成溫度傳感器的電路符號如圖 圖 AD590 的外形電路 圖 集成溫度傳感器電路符號 AD590的主要特性如下 ： 兩端器件 ： 電壓輸入 。 即 電流輸出 溫度每增加 1。 較寬的檢測范圍 ： 55～ +155。 較寬的工作電壓 ： +4～ +30V。 輸出電阻為 710MW。 C～ +150。 C。具體說明如下 ： AD590輸出電流是以絕對溫度零度 (－ 273。 C， 它會增加 1μA輸出電流 ， 例如在室溫 25。 故 AD590的輸出電流 I=(273+T)μA(T為攝氏溫度 )。為了將電壓量測出來又需使輸出電流 I不分流出來 ,我們使用電壓跟隨器，其輸出電壓 V2等于輸入電壓 V。接下來我們使用差動放大器，其輸出 Vo 為 (50K/10K)(V2－ V1)=T/20V。圖中用到兩個 LM324集成運算放大器，前一個起跟隨作用，防止測電壓時分流，第二個起放大作用，將電壓信號放大 5倍后送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器 [2]， 此電路的最終目的是實現(xiàn)信號的放大并將輸出電壓與測量溫度的關(guān)系設定為 V= 20T 。本設計設定的測溫范圍是 0。 C，那么輸入ADC的模擬電壓范圍為 0V～ 。 HS1101 是一種高分子濕敏電容傳感器 , 濕敏電容是一種在高分子薄膜上形成的電容，高分子薄膜上的電極是很薄的金屬微孔蒸發(fā)膜 ， 水分子可通過兩端的電極被高分子薄膜吸附或釋放 ， 隨著這種水分子的吸附 或釋放 ， 高分子的介電系數(shù)將發(fā)生相應的變化。所以只要測定電容 C 值就可得相對濕度。專利設計的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu) ， 適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路 ， 適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。 C 可見精度是較高的 ， 常溫使用無 需溫度補償 ， 無需校準 。 (2) HS1101 有響應快 (響應時間小于 5S)、線性度高 、 高可靠性及長期穩(wěn)定性(年漂移量 %RH/年 )、常時間飽和下快速脫濕等優(yōu)點。 +5V 供電時間的漏電僅為 1nA，工作溫度范圍為 40。 C。在標準條件下（ 10KHZ、 +25。 濕度值與電容值的關(guān)系如下圖所示： 圖 濕度 電容響應曲線 相對濕度為 55 %RH 時的典型電容值約 182pF，相對濕度從 0%變化到 100%時， 電容量由 162pF 變到 200pF。在長期工作區(qū)可長期連續(xù)工作，正常穩(wěn)定區(qū)僅供短期測量使用。如何將電容的變化量準確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號 ， 常用兩種方法 ： 一是將該濕敏電容置于運放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經(jīng)整流、直流放大、再 A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 ； 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)為與之呈反比的電壓頻率信號 ， 可直接被計算機所采集。 圖 濕度信號采集電路 通電后，電源沿著 UCC→ R4→ R2→ C→ 地的途徑給 C 充電，經(jīng)過 t1時間后濕敏電容的壓降 UC 就被充電到 TLC555 的高觸發(fā)電平 (UH=)，使內(nèi)部比較器翻轉(zhuǎn)， OUT 端的輸出變成低電平。經(jīng)過 t2 時間， UC降至低觸發(fā)電平 （ UL=） ,內(nèi)部比較器再次翻轉(zhuǎn)，使 OUT 端輸出高電平。充電，放電時間分別為： 2ln)42(1 RRCt ?? 2ln22 CRt ? 輸出波形的頻率 （ f）和占空比（ D） 的計算機公式如下： ? ?2111 ttTf ??? 2ln)422( 1 RRC ?? 422 4221 11 RR RRtt tTtD ?????? 通常取 R4R2,使 D ? 50%，輸出接近于方波。當 C=C0= 時，求出 f=6668Hz,這與 6660Hz 非常接近。 濕敏電容經(jīng)振蕩電路變換后的脈沖頻率信號，送入單片機的定時 /計數(shù)器 T1，T1 工作于方式 1 為 16 位計數(shù)器，同時用 T0 定時 1S，實現(xiàn)計數(shù)功能，記錄脈沖數(shù)并存入內(nèi)存緩沖區(qū)。 由于它本身可提供掃描信號，因而可代替 CPU完成鍵盤和顯示器的控制，從而減輕了 CPU的負擔， 提高了運算速 度 ，而且接口方便、顯示穩(wěn)定、程序簡單、可靠性高、使用方便。液晶模 塊就相當于單片機的外部存儲器一樣，單片機可以方便的控制數(shù)據(jù)與指令的輸入、輸出，當 E 為高電平時選通液晶模塊， CS CS2 和 CS3 將液晶的屏幕分成三個部分，高電平有效。 第四章 系統(tǒng)軟件設計 程序開發(fā)環(huán)境及設計原則 基于單片機應用系統(tǒng)的軟件開發(fā)，常用的有匯編語言， C 語言等。使用匯編語言能面向機器并較好地發(fā)揮機器的特性，得到質(zhì)量較高的程序。匯編語言用來編制系統(tǒng)軟件和過程控制軟件，其目標程序占用內(nèi)存空間少，運行速度快，有著高級語言不可替代的用途。 編制軟件最基本的要求是： （ 1） 軟件結(jié)構(gòu)清晰、簡捷、流程合理； （ 2） 名功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化。編寫過程中，使用了子程序。 本設計程序功能及流程 本系統(tǒng)軟件部分設計了計數(shù)器計 數(shù)、數(shù)據(jù)信號采集、溫濕度值顯示等主要子程序。在程序設計中運用了模塊化與結(jié)構(gòu)化相結(jié)合的方法，低級模塊可以被高級模塊重復調(diào)用，提高了效率，節(jié)省了內(nèi)存，也方便了程序的調(diào)試和使用維護。 主程序：系統(tǒng)上電或復位后，即進入主體模塊。溫濕度顯示的主程序流程圖 及 。因為 7109為 12位輸出，所以需分 時調(diào)用輸出的高位和低位，流程圖見圖 。通過 T0定時 1S來對輸入的頻率進行記數(shù)。預先設T0初值， TL0=B0H， TH0=3CH。 圖 溫度檢測顯示流程圖 開始 啟動 ICL7109 數(shù)據(jù)采集程序 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)求和存入 30H， 31H 中 是否是 4 次 A/D 求和除以 4 數(shù)據(jù)量處理程序 顯示 圖 濕度檢測顯示流程圖 存儲器分配： 20H：溫度值高位； 21H：溫度值低位； 22H：濕度值高位； 23H：濕度值低位； 24H：模數(shù)轉(zhuǎn)換量高位； 25H：模數(shù)轉(zhuǎn)換量低