基于单片机的电视台机房温湿度监测报警仪

　　机房是电视台的重要工作场所，其中布置着很多精密的电子设备，其正常运行关系到电视节目的正常发送，故对环境温、湿度有比较高的要求。根据国标GB2887-89及对一般通信机房的标准要求，机房内的环境温、湿度应达到：温度22±2℃，湿度45%～65%。基于此我们设计了一款以单片机为核心，辅以温、湿度传感器及其信号调理电路、报警显示电路的机房温、湿度监测报警仪。

　　1 系统总体结构

　　系统总体结构如图1所示。系统以AT89C51单片机为核心，用集成数字温度传感器DS18B20测量温度，用湿敏电阻为湿度传感器，湿度信号经调理后，送往ADC0832转换成数字信号，再送往单片机，系统配以键盘显示报警电路，用以显示温、湿度信号，给出温、湿度超限报警。

　　系统还配以通信接口，以便必要时与上位PC机通信。

　　2 AT89C51

　　AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含4kB可反复擦写FLASH只读程序存储器和128B的随机数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和FLASH存储单元，功能强大。该处理器具有32个可编程I/O口，2个16位定时/计数器，6个中断源，可编程串行UART通道，具有低功耗空闲和掉电模式。

　　本系统采用DS18820作为温度检测元件，湿敏电阻作为湿度检测元件。这两种元件与单片机接口电路如图2所示。

　　DS18820是美国DALLAS半导体公司推出的应用单总线技术的数字温度传感器。它具有独特的单线接口方式，即微处理器与其接口时仅需占用1位I/O端口;支持多节点，使分布式多点测温系统的线路结构设计和硬件开销大为简化;用这种器件测温时无需任何外部元件;可以通过数据线供电，具有超低功耗工作方式;测温范围为-55～+125℃，测温精度为±0.5℃;温度转换精度9～12位可编程，12位精度转换的最大时间为750ms。因为它是数字输出，而且只占用一个I/O端口，所以它特别适合于微处理器控制的各种温度测控系统，避免了模拟温度传感器与微处理器接口时需要的A/D转换和较复杂的外围电路。缩小了系统的体积，提高了系统的可靠性。本系统中，DS18B20的DQ端与单片机的P1.O相连，通过该端口将温度及相关信号串行送入单片机中进行处理。

　　采用陶瓷湿敏电阻作为湿度传感器，这种材料的表面电阻值能在很宽的范围内随湿度的增加而变小。由于这种传感器电阻值与湿度呈非线性关系，在电路中需对这种非线性进行补偿。图2中湿敏元件及其信号调理电路由三部分组成，第一部分是由A1、R1～R3、C1～C3、D1、D2组成的正弦信号振荡器，用来为湿敏传感器提供交流电;第二部分是由A2、D3～D5、R4、R5及湿敏传感器组成的检波电路，它检测由相对湿度变化引起的交流信号变化;第三部分是由A3、R6、R7、C5组成的对数放大电路，由于湿度与电阻之间是指数关系，通过该部分电路得到与湿度成近似线性关系的电压信号后输出。