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1、摘要：随着电子科技的迅速发展，对仓库温湿度监测系统的要求不断增高，从而也促进自动检测系统的迅速发展，本文详细叙述一个计算机多路温湿度自动检测系统的总体结构,设计原则及具体性能指标。由于系统具有较高的精度,反应速度快及可以多路远距离集中监测,在环境测量方面具有很好的应用前景。关键词：计算机控制系统；温度 ；相度湿度；监测Abstract：The abstract along with the electronic technology rapid development, advances uncea singly to the warehouse humiture monitor system
2、 request, thus also promotes the auto matic detection system rapid development, this article in detail to narrate a computer multi-channel humiture automatic detection system overall structure, the principle of design and the concrete performance index. Because the system has the high precision, the
3、 re action rate quick and may the multi-channel long-distance range centralism monitor, has the very good application prospect in the envir onment survey side.Key word: The computer control system ；the temperature； examines the humidity； the monitor； the multichannel1 绪论1.1 选题背景防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要
4、内容，是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。1.2 设计过程及工艺要求（1）基本功能；检测温度、湿度；显示温度、湿度；过限报警。（2）主要技术参数温度检测范围： -30 -+50；测量精度： 0.5；湿度检测范围： 1
5、0%-100%RH ；检测精度： 1%RH ；显示方式：温度：四位显示湿度：四位显示；报警方式：三极管驱动的蜂鸣音报警。2 设计方案当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号懂得输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种量，使设备和系统正常运行在最
6、佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。2.1 温度传感器采用 AD590 ，它的测温范围在 -55 +150 之间，而且精度高。 M 档在测温范围内非线性误差为 0.3。 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损坏。使用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，借口也很简单。作为电流输出型传感器的一个特点是，和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。 AD590 的测量信号可远传百余米。2.2湿度传感器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吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量
7、及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原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。采用 HS1100/HS1101 湿度传感器。 HS1100/HS1101 电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触（ HS1100）和侧面接触（ HS1101）两种封装产品，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。相对湿度在 10%-100%RH 范围内；电容量由 16pF 变到 200
8、pF，其误差不大于 2%RH ；响应时间小于 5S；温度系数为 0.04 pF/。可见精度是较高的。2.3 信号采集通道在本设计系统中，温度输入信号为8 路的模拟信号，这就需要多通道结构。采用多路分时的模拟量输入通道，如图1 所示。图 1多路分时的模拟量输入通道这种结构的模拟量通道特点为：（ 1）对 ADC、 S/H 要求高；（ 2）处理速度慢；（ 3）硬件简单，成本低；（ 4）软件比较复杂。3 系统总体设计本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D 模拟数字转换芯片的性能，我设计了以 8031 基本系统为核心的一套检测系统，其中包括 A/D 转换、单
9、片机、复位电路、温度检测、湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计，总体框图如图 2 所示。图 2系统总体框图本设计由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。（1）信号采集由 AD590、 HS1100及多路开关CD4051组成；（2）信号分析由 A/D 转换器MC14433、单片机8031基本系统组成；（3）信号处理由串行口LED显示器和报警系统等组成。3.1 信号采集温度传感器集成温度传感器AD590是美国模拟器件公司生产的集成两端感温电流源。（1）主要特性AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。根据特性分档，AD590的后缀以 I ， J， K
10、， L，M表示。 AD590L，AD590M一般用于精密温度测量电路，其电路外形如图 3（ a）所示，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 I0 ； 3 脚为管壳，一般不用。集成温度传感器的电路符号如图3（ b）所示。a、 AD590的外形b、集成温度传感器的电路符号图3集成温度传感器流过器件的电流（ A）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：IT/T=1 A/K式中： IT 流过器件（ AD590）的电流，单位 A。T热力学温度，单位K。 AD590的测温范围 -55 - +150。 AD590的电源电压范围为 4V-30V。电源电压可在 4V
11、-6V 范围变化，电流 IT 变化 1A，相当于温度变化 1K。 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损坏。输出电阻为710M 。 精度高。 AD590共有 I 、J、 K、 L、M五档，其中 M档精度最高，在 -55 +150范围内，非线性误差 0.3 。（2）基本应用电路AD590用于测量热力学温度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻 R1 和电位器 R2 的电阻之和为 1k 时，输出电压 V0 随温度的变化为 1mV/K。但由于 AD590的增益有偏差，电阻也有偏差，因此应对电路进行调整，调整的方法为：把AD590放于
12、冰水混合物中，调整电位器 R2，使 V0=273.2+25=298.2 （ mV）。但这样调整只保证在 0或 25附近有较高的精度。 AD590应用电路如图 4 所示。图 4AD590应用电路图 4AD590应用电路（ 3）摄氏温度测量电路如图 4 所示，电位器R2 用于调整零点，R4 用于调整运放LF355 的增益。调整方法如下：在 0时调整 R2，使输出 V0=0，然后在 100时调整 R4 使 V0=100mV。如此反复调整多次，直至 0时， V0=0mV， 100时 V0=100mV为止。最后在室温下进行校验。例如，若室温为 25，那么 V0 应为 25mV。冰水混合物是 0环境，沸水
13、为 100环境。湿度传感器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吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原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。本设计采用的是HS1100/HS1101湿度传感器。（ 1） HS1100/HS1101湿度传感器的特点不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触（HS1100）和侧面接触（HS1101）两种封装产品，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。图5(a) 为湿敏电容工作的温、湿度范围。图5(b)为湿度 - 电容响应曲线。
