基于单片机的仓库温湿度监测系统设计

基于单片机的仓库温湿度监测系统设计内容摘要：

C14433 引脚图 MC14433 的引脚（图 ）功能说明如表 11 表 功能说明 电源及共地端 外界电阻及电容端 转换启动 /结束信号端 过量程信号输出端 VDD：主工作电源 +5V。 VEE：模拟部分的负电源端，接5V。 VAG：模拟地端。 VSS：数字地端。 VR：基准电压。 RI：积分电阻输入端， VX=2V时， R1=47Ω； VX=200M 时，R1=27KΩ。 C1：积分电容输入端。 C1 一般为。 C0C02：外界补偿电容端，电容取值约。 R1/C1： R1 与C1 的公共端。 CLKI、 CLKO ： 外界振荡器时钟调节电阻 Rc， Rc一般取 470 KΩ左右。 EOC：转换结束信号输出端，正脉冲有效。 DU：启动新的转换，若 DU与 EOC 相连，每当 A/D 转换结束后，自动启动新的转换。 OR———— ：当 |Vx|›VR，过量程 /OR 输出低电平。 位选通控制线 DS4~DS1：选择个、十、百、千位，正脉冲有效。 DS1 对应千位， DS4 对应个位。 每个选通脉冲宽度为 18个时钟周期，两个相应脉冲之间间隔为 2个时钟周期。 BCD 码输出线 Q0~Q3： BCD 码输出线。 其中 Q0 为最低位， Q3为最高位。 当 DS DS3 和 DS4 选通期间，输出三位完整的 BCD 码数，但在 DS1 选通期间，输出端 Q0~Q3 除了表示个位的 0 或 1 外，还表示了转化值的正负极性和欠量程还是过量程其含义见表 ， DS1 选通时 Q3～ Q0 表示的结果。 表 DS1 选通时 Q3～ Q0表示的结果 Q3 Q2 Q1 Q0 表示结果 1 * * 0 千位数为 0 0 * * 0 千位数为 1 * 1 * 0 结果为正 * 0 * 0 结果为负 0 * * 1 输入过量程 1 * * 1 输入欠量程 12 由表可知 Q3 表示 1/2 位， Q3=“ 0”对应 1，反之对应 0。 Q2 表示极性， Q2=“ 1”为正极性，反之为负极性。 Q0=“ 1”表示超量程：当 Q3=“ 0”时，表示过量程；当 Q3=“ 1”时，表示欠量程。 温度采集系统 集成温度传感器的选择 集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的 be结压降的不饱和值VBE与热力学温度 T和通过发射极电流 I的关系实现对温度的检测。 集成温度变换器把作为感温元件的结型温敏器件与外围电路集成在同一芯片上 , 实现了温度变换器的小型化。 由于附加了线性化电路 , 因此变换器线性极好 , 解决了温敏器件非线性问题。 集成温敏变换器还具有高灵敏度、高电平输出、稳定性好 , 易于与读出电路和控制电路接口等优点。 集成温度传感器的输出形式分为电压输 出和电流输出两种。 电压输出型的灵敏度一般为 10mV/K，温度 0。 C时输出为 0，温度 25。 C时输出。 电流输出型的灵敏度一般为 1μ A/ K。 温度检测在工农业生产、国防、科研以及日常生活等领域占有重要地位。 AD590是 AD公司利用 PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。 这种器件在被测温度一定时 , 相当于一个恒流源。 该器件具有良好的线性和互换性 ,测量精度高 , 测温范围宽而且容易实现。 并具有消除电源波动的特性。 即使电源在 5～ 15V之间变化 ,其电流只是在 1μ A以下作微小变化。 因为 AD590是恒流器件 , 所以适合远距离传送 , 也容易实现智能数字化显示。 AD590 的性能特点 AD590是电流型温度传感器 ,一般用于精密温度测量电路 ,其电路外形如图 ,它采用金属壳 3脚封装 , 其中 1脚为电源正端 V+； 2脚为电流输出端 Io； 3脚为管壳 ,一般不用。 集成温度传感器的电路符号如图 图 AD590 的外形电路 图 集成温度传感器电路符号 13 AD590的主要特性如下 ： 两端器件：电压输入。 灵敏度： 1μ A/ K。 即电流输出 温度每增加 1。 C，它会增加 1μ A输出电流。 较宽的检测范围： 55～ +155。 C。 较宽的工作电压： +4～ +30V。 AD590可以承受 44V正向电压和 20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。 输出电阻为 710MW。 精度高，线形好： AD590共有 I、 J、 K、 L、 M五档，其中 M档精度最高，在 55。 C～ +150。 C范围内，非线性误差为177。 C。 AD590 的工 作原理 AD590 温度感测器是一种已经 IC 化的温度感测器，它会将温度转换为电流。 其规格如下：温度每增加 1℃，它会增加 1μ A 输出电流。 可量测范围 55℃至 150℃。 供应电压范围 +4V至 30V。 AD590 的接脚图及零件符号如图 所示： 图 AD590 的接脚图及零件符号 AD590 的输出电流是以绝对温度零度 (273℃ )为基准，每增加 1℃，它会增加 1μ A输出电流，因此在室温 25℃时，其输出电流 Io=(273+25)=298μ A。 Vo 的值为 Io乘上 10K，以室温 25℃而言，输 出值为 (10K 298μ A)。 量测 Vo 时，不可分出任何电流，否则量测值会不准。 电路设计 AD590 的输出电流 I=(273+T)μ A(T 为摄氏温度 )，因此量测的电压 V 为 (273+T)μ A 14 10K=(+T/100)V。 为了将电压量测出来又需使输出电流 I不分流出来，我们使用电压追随器其输出电压 V2等于输入电压 V。 由于一般电源供应较多零件之后，电源是带噪声的，因此我们使用齐纳二极管作为稳压零件，再利用可变电阻分压，其输出电压 V1需调整至。 接下来我们使用差动放大器其输出 Vo为（ 100K/10K）（ V2V1） =T/10，如果现在为摄氏 28℃，输出电压为 ，输出电压接 A/D 转换器，那么 A/D 转换输出的数字量就和摄氏温度成线形比例关系。 AD590 温度传感器使用原理如图。 图 AD590 温度传感器使用原理图 湿度检测 湿度传感器的选择 测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气中吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，电容式、电阻式和湿涨式湿敏元件分别 是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。 HS1101 是一种高分子湿敏电容传感器 , 湿敏电容是一种在高分子薄膜上形成的电容，高分子薄膜上的电极是很薄的金属微孔蒸发膜，水分子可通过两端的电极被高分子薄膜吸附或释放，随着这种水分子的吸附或释放，高分子的介电系数将发生相应的变化。 由于介电系数100K 20K 10K 20K 10K 100K +12V +12V 5V +12V 5V +12V V1 V2 +12V 5V V0 + + + OP1 OP2 OP3 15 随空气的相对湿度变化而变化。 所以只要测定电容 C 值就可得相对湿度。 其具有不需校准的完全互换性、高可靠性和长期稳定性，响应时间快速。 专利设计的固态聚合物结构，适用于线性电压输出和频率输出两种电 路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。 HS1101 的性能特点 HS1101 的主要性能特点如下： (1) 相对湿度在 0%～ 100%RH范围内 , 相对湿度为 55%RH时的典型电容值约 182pF温度系数为。 C 可见精度是较高的，常温使用无需温度补偿，无需校准。 相对湿度在 (33～75) %RH 之间时平均灵敏度为。 (2) HS1101 有响应快 (响应时间小于 5S)、线性度高、 高可靠性及长期稳定性 (年漂移量 %RH/年 )、常时间饱和下快速脱湿等优点。 (3) 供 电电压一般选 +5V 最高不超过 +10V。 +5V 供电时间的漏电仅为 1nA，工作温度范围为 40。 C～ 100。 C。 (4) 产品具有良好的互换性。 在标准条件下（ 10KHZ、 +25。 C），更换 HS1101 时不需要重新标定。 键盘及显示接口扩展 芯片的选择 键盘及显示部分扩展选择 YM19264液晶显示， YM19264是 深圳市耀宇科技有限公司 ， 单个芯片就能完成键盘输入和 LCD显示控制两种功能。 由于它本身可提供扫描信号，因而可代替 CPU完成键盘和显示器的控制，从而减轻了 CPU的负担， 提高了运算速度，而且接口方便、显示稳定、程序简单、可靠性高、使用方便。 硬件各单元电路结构 上电手动复位电路 AT89C51 单片机复位信号是高电平有效的，其有效时间应持续 2 个机器周期以上。 为了保证应用系统可靠地复位，在设计复位电路时，通常使复位引脚保持 10ms 以上的高电平。 图中 RESET 按键未按下时，单片机刚接通电源，就进入了上电复位状态，在单片机开始工作了以后，如按下 RESET，由两电阻组成的串联分压电路使 RST 得到一个高电平，从而使单片机重新复位；松开按键，复位信号消失，单 片机可开始正常工作。 16 图 上电手动复位电路 振荡电路 根据本设计需要， AT89C51 的振荡电路由一个 6MHZ 和两个 20PF 的电容组成。 这个电路是一个典型的单片振荡电路。 图 振荡电路 温度采集电路 首先，我们根据 AD590的特性，找出其输出电流值与温度值的关系。 具体说明如下： AD590输出电流是以绝对温度零度 (－ 273。 C)为基准，每增加 1。 C，它会增加 1μ A输出电流，例如在室温 25。 C时 ，其输出电流 Io=(273+25)=298μ A。 故 AD590的输出电流 I=(273+T)μ A(T为摄氏温度 )。 温度采集电路分析。