单片机在温湿度测量系统中的应用

　　现实生活中，温湿度的测量在纺织工业、林业、化工、各种军用、民用库房以及气象和模拟人工气侯环境中都有着广泛的应用。因此能否有效地对这些领域的环境温度和湿度进行实时监测，是一个必须解决的重要课题。采用适宜的温湿度传感器构成电子监控装置是一种较好的解决方案。为此,利用MCS-51 系列单片机设计了一个四路温度、湿度测量系统。

　　1 测量系统的组成及功能

　　测量系统的总体框图如图1 所示，它以MCS-51系列单片机为核心，配以温度传感器和湿度传感器组成的采集数据模块、A/D转换模块、数码管显示模块、键盘控制模块、报警模块、看门狗复位模块和通讯电平转换模块组成。

　　2 测量系统的硬件实现

　　该系统主要部分由温度传感器、湿度传感器、温度信号处理电路、湿度信号处理电路、A/D 转换器、单片机系统、温度和湿度报警系统、数码管显示系统和通讯系统组成。其功能是:通过温度、湿度传感器将非电量的温、湿度值转换为电量输出并由A/D转换器对模拟信号进行数字化，经过单片机处理后，通过数码管显示结果，温度和湿度的报警范围可由用户根据需要设定，经过一段时间后，存储器中的数据可通过通讯电路和接口程序传输给PC机，建立数据库并生成最终测量结果报表。其原理图如图2和图3所示。

　　2.1 温度测量

　　测温传感器采用集成温度传感器AD590，其电源电压为4～30V,测温范围-55～150℃。整个测温范围内精度可达±0.15℃，且线性度好，直接输出为电流，经运放LM358 进行I/V 转化后,可得到电压输出，最后由A/D 转换电路送给单片机。由于AD590 进行温度测量时线性度良好，故测出的温度值不需要进行线性校正，软件编程简单。

　　2.2 湿度测量

　　湿度测量传感器采用线性电压输出式集成湿度传感器HM150，其主要特点如下：湿度测量范围为5%～99%(相对湿度);相对湿度精度为 3%;工作温度为-30°～60°;工作湿度范围为0～100%(相对湿度);供电电压为5V(最大电压DC16V);输出为DC1V～4V;响应时间为5s;直接由A/D 转换电路送给单片机。

　　2.3 A/D 转换电路

　　A/D 转换电路是用于将检测到的温湿度模拟电压转换成数字量输送给单片机，为了便于与单片机MCS-51 相连接，同时又有利于系统设计，A/D 转换器选用了ADC0809，其分辨率为8 位，不必进行零点和满刻度调整，单一电源(+5V)供电，模拟量输入范围为0～5V。ADC0809 有八路模拟量输入。

　　2.4 人机对话

　　人机对话电路包括键盘电路、显示电路和通信接口电路。为提高CPU的效率，键盘电路采用中断方式。当键盘上有键闭合时产生中断请求，此时 CPU 响应中断，执行中断服务程序,判断键盘上闭合键的键号，并作相应的处理。本系统中设立了3个键，分别为功能键、加1和减1键，用来设定温湿度的上下限。功能键是多功能键，按照按下的次数执行相应的功能。当功能键第一次被按下，数码管显示调整温度下限报警符号并显示温度下限报警的值，按加1减1使值符合要求后，再按下功能键则数码管显示温度上限报警符号并显示温度上限报警的值，按加1减1使值符合要求，这样依次类推，设定完最后一个参数后，再按一次功能键则完成参数整定进入测量监控状态。