摘要：隨著電子科技的迅速發展，對倉庫溫濕度監測系統的要求不斷增高，從而也促進自動檢測系統的迅速發展，本文詳細敘述乙個計算機多路溫濕度自動檢測系統的總體結構,設計原則及具體效能指標。由於系統具有較高的精度,反應速度快及可以多路遠距離集中監測,在環境測量方面具有很好的應用前景。
關鍵詞：計算機控制系統；溫度；相度濕度；監測
abstract：,,thisarticleindetailtonarrateacomputermulti-,.becausethesystemhasthehighprecision,thereactionratequickandmaythemulti-channellong-distancerangecentralismmonitor,.
keyword:thecomputercontrolsystem；thetemperature；examinesthehumidity；themonitor；themultichannel
1緒論1.1選題背景
防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫日常工作的重要內容，是衡量倉庫管理質量的重要指標。它直接影響到儲備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進行，首要問題是加強倉庫內溫度與濕度的監測工作。
但傳統的方法是用與濕度表、毛髮濕度表、雙金屬式測量計和濕度試紙等測試器材，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的庫房進行通風、去溼和降溫等工作。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機性大。因此我們需要一種造價低廉、使用方便且測量準確的溫濕度測量儀。
1.2設計過程及工藝要求
（1）基本功能；
①檢測溫度、濕度；
②顯示溫度、濕度；
③過限報警。
（2）主要技術引數
①溫度檢測範圍：-30℃-+50℃；
②測量精度：0.5℃；
③濕度檢測範圍：10%-100%rh；
④檢測精度：1%rh；
⑤顯示方式：溫度：四位顯示濕度：四位顯示；
⑥報**式：三極體驅動的蜂鳴音報警。
2設計方案
當將微控制器用作測控系統時，系統總要有被測訊號懂得輸入通道，由計算機拾取必要的輸入資訊。對於測量系統而言，如何準確獲得被測訊號是其核心任務；而對測控系統來講，對被控物件狀態的測試和對控制條件的監察也是不可缺少的環節。
感測器是實現測量與控制的首要環節，是測控系統的關鍵部件，如果沒有感測器對原始被測訊號進行準確可靠的捕捉和轉換，一切準確的測量和控制都將無法實現。工業生產過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種感測器來檢測和控制生產過程中的各種量，使裝置和系統正常執行在最佳狀態，從而保證生產的高效率和高質量。
2.1溫度感測器
採用ad590，它的測溫範圍在-55℃～+150℃之間，而且精度高。m檔在測溫範圍內非線性誤差為±0.3℃。
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損壞。使用可靠。它只需直流電源就能工作，而且，無需進行線性校正，所以使用也非常方便，藉口也很簡單。
作為電流輸出型感測器的乙個特點是，和電壓輸出型相比，它有很強的抗外界干擾能力。ad590的測量訊號可遠傳百餘m。
2.2濕度感測器
測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據某種物質從其周圍的空氣吸收水分後引起的物理或化學性質的變化，間接地獲得該物質的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和溼漲式溼敏原件分別是根據其高分子材料吸濕後的介電常數、電阻率和體積隨之發生變化而進行濕度測量的。
採用hs1100/hs1101濕度感測器。hs1100/hs1101電容感測器，在電路構成中等效於乙個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。不需校準的完全互換性，高可靠性和長期穩定性，快速響應時間，專利設計的固態聚合物結構，由頂端接觸（hs1100）和側面接觸（hs1101）兩種封裝產品，適用於線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜於製造流水線上的自動外掛程式和自動裝配過程等。
相對濕度在10%--100%rh範圍內；電容量由16pf變到200pf，其誤差不大於±2%rh；響應時間小於5s；溫度係數為0.04pf/℃。可見精度是較高的。
2.3訊號採集通道
在本設計系統中，溫度輸入訊號為8路的模擬訊號，這就需要多通道結構。採用多路分時的模擬量輸入通道，如圖1所示。
圖1多路分時的模擬量輸入通道
這種結構的模擬量通道特點為：
（1）對adc、s/h要求高；
（2）處理速度慢；
（3）硬體簡單，成本低；
（4）軟體比較複雜。
3系統總體設計
本設計是基於微控制器對數碼訊號的高敏感和可控性、溫濕度感測器可以產生模擬訊號，和a/d模擬數字轉換晶元的效能，我設計了以8031基本系統為核心的一套檢測系統，其中包括a/d轉換、微控制器、復位電路、溫度檢測、濕度檢測、鍵盤及顯示、報警電路、系統軟體等部分的設計，總體框圖如圖2所示。
圖2系統總體框圖
本設計由訊號採集、訊號分析和訊號處理三個部分組成的。
（1）訊號採集由ad590、hs1100及多路開關cd4051組成；
（2）訊號分析由a/d轉換器mc14433、微控制器8031基本系統組成；
（3）訊號處理由序列口led顯示器和報警系統等組成。
3.1訊號採集
3.1.1溫度感測器
整合溫度感測器ad590是美國模擬器件公司生產的整合兩端感溫電流源。
（1）主要特性
ad590是電流型溫度感測器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。根據特性分檔，ad590的字尾以i，j，k，l，m表示。ad590l，ad590m一般用於精密溫度測量電路，其電路外形如圖3（a）所示，它採用金屬殼3腳封裝，其中1腳為電源正端v＋；2腳為電流輸出端i0；3腳為管殼，一般不用。
整合溫度感測器的電路符號如圖3（b）所示。
a、ad590的外形b、整合溫度感測器的電路符號
圖3整合溫度感測器
①流過器件的電流（μa）等於器件所處環境的熱力學溫度（開爾文）度數，即：
it/t=1μa/k
式中：it——流過器件（ad590）的電流，單位μa。
t——熱力學溫度，單位k。
②ad590的測溫範圍-55℃-+150℃。
③ad590的電源電壓範圍為4v-30v。電源電壓可在4v-6v範圍變化，電流it變化1μa，相當於溫度變化1k。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損壞。
④輸出電阻為710mω。
⑤精度高。ad590共有i、j、k、l、m五檔，其中m檔精度最高，在-55℃～+150℃範圍內，非線性誤差±0.3℃。
（2）基本應用電路
ad590用於測量熱力學溫度的基本應用電路。因為流過ad590的電流與熱力學溫度成正比，當電阻r1和電位器r2的電阻之和為1kω時，輸出電壓v0隨溫度的變化為1mv/k。但由於ad590的增益有偏差，電阻也有偏差，因此應對電路進行調整，調整的方法為：
把ad590放於冰水混合物中，調整電位器r2，使v0=273.2+25=298.2（mv）。
但這樣調整只保證在0℃或25℃附近有較高的精度。ad590應用電路如圖4所示。
圖4 ad590應用電路
圖4 ad590應用電路
（3）攝氏溫度測量電路
如圖4所示，電位器r2用於調整零點，r4用於調整運放lf355的增益。調整方法如下：在0℃時調整r2，使輸出v0=0，然後在100℃時調整r4使v0=100mv。
如此反覆調整多次，直至0℃時，v0=0mv，100℃時v0=100mv為止。最後在室溫下進行校驗。例如，若室溫為25℃，那麼v0應為25mv。
冰水混合物是0℃環境，沸水為100℃環境。
3.1.2濕度感測器
測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據某種物質從其周圍的空氣吸收水分後引起的物理或化學性質的變化，間接地獲得該物質的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和溼漲式溼敏原件分別是根據其高分子材料吸濕後的介電常數、電阻率和體積隨之發生變化而進行濕度測量的。本設計採用的是hs1100/hs1101濕度感測器。
（1）hs1100/hs1101濕度感測器的特點
不需校準的完全互換性，高可靠性和長期穩定性，快速響應時間，專利設計的固態聚合物結構，由頂端接觸（hs1100）和側面接觸（hs1101）兩種封裝產品，適用於線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜於製造流水線上的自動外掛程式和自動裝配過程等。圖5(a)為溼敏電容工作的溫、濕度範圍。圖5(b)為濕度-電容響應曲線。
a、溼敏電容工作的溫、濕度範圍b、濕度-電容響應曲線
圖5溼敏電容特性
相對濕度在10%--100%rh範圍內；電容量由16pf變到200pf，其誤差不大於±2%rh；響應時間小於5s；溫度係數為0.04pf/℃。可見精度是較高的。
（2）濕度測量電路
hs1100/hs1101電容感測器，在電路構成中等效於乙個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。將該溼敏電容置於運放與阻容組成的橋式振盪電路中，所產生的正弦波電壓訊號經整流、直流放大、再a/d轉換為數碼訊號,將電容的變化量準確地轉變為計算機易於接受的訊號。
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