图书馆环境温湿度检测仪设计

　　0　引　　言

　　书籍和各种纸质文件在图书馆和档案室长期储藏过程中,受到温度、湿度、霉菌、光照等环境参数因素的影响。如果保管方法不得当,会使这些纸质资料的质量受到损害。在这些对纸质资料储藏质量影响因素中,图书馆和档案室的温湿度变化是影响各类图书资料老化变质的重要因素,书的最佳保存温度为18~22℃,最佳养护环境相对湿度在60%~65%之间,因此必须对这些场所的温湿度变化情况进行实时检测提示,给图书资料提供合适的温湿度环境。那么在这些场合安装一种方便快捷的环境温湿度检测设备显得尤为必要。本文以单片机为电路控制核心,结合各种传感器检测电路,实现对温度和湿度精确测量和显示。

　　1　系统硬件电路设计

　　系统硬件电路主要包括温度检测电路、湿度检测电路及LCD液晶显示电路等部分构成。系统电路利用温度传感器、湿度传感器将图书馆环境中温度和湿度的数据采集过来,通过总线传输到单片机AT89C52引脚经处理后实时在LCD液晶屏上显示出来。整个系统电路框图如图1所示。

　　1.1　温度检测电路

　　温度检测电路采用美国DALLAS公司的数字式温度传感器DS18b20。DS18b20采用1-Wire总线协议方式[4],要使DS18b20能够进行精确的温度转换,I/O线必须在转换期间保证供电,本电路采用供电方法是在每个DS18b20的VDD引脚接入一个外部电源如图2所示,这样可使总线控制器不用在温度转换期间总保持高电平,且在转换期间可以允许在单线总线上进行其他数据往来。本系统对温度测量范围为-55~+125℃,并以0.5℃递增。

　　1.2　湿度检测电路

　　湿度检测采用电容式HS1101型湿敏传感器。利用NE555定时器和湿度传感器HS1101以及一些电阻构成多谐振荡器电路如图3所示。该电路把湿敏传感器随环境湿度不同体现的电容值变化量转换为输出脉冲的频率变化量,电路输出的fo脉冲信号的振荡频率中包含了环境湿度信息。

　　图4中虚线左侧是由LM331芯片构成的频率/电压(F/V)转换电路。图3中输出的反映湿度信息的变频脉冲信号fo经C-R网络接入LM331的比较器阈值端6脚,脉冲的下降沿引起输入比较器触发定时电路,1脚流出的平均电流为:此电流经RC网络滤波即可获得与fo脉冲信号频率成正比的直流电压:该部分F/V转换器是输出信号的电压正比于输入信号的频率的线性变化电路,F/V转换电路输出呈0~5 V之间的线性模拟电压变化量,对应于相对湿度0~100%RH的变化。图4中虚线右侧是由ADC0832构成的A/D数模转换器,该部分电路把电压模拟量转换为能被单片机处理的数字信号,经单片机处理后在LCD液晶上显示。