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在人類的日常生活、工業生產過程、氣象預報、物資倉儲等方面，溫度和濕度都是重要的參數，因此對溫度及濕度傳感及其監測和控制的研究是十分重要的研究內容。本文介紹一種經濟型的由8位單片機控制的溫度濕度監控儀，該監控儀同時還能用于部分對露點有監測要求的場合。 1 系統硬件組成 本系統完成對溫度、濕度的實時測量，配合有關控制部分即可對溫度濕度進行實時控制，同時具有溫度、濕度和露點顯示功能，滿足一般上業環境對溫度、濕度和露點檢測的需要。系統由STC89C51RC、RAM、鍵盤、溫度傳感器、濕度傳感器、A／D轉換電路、D／A轉換電路等組成。如圖1所示。 STC89系列是具有Flash結構的51系列單片機，因此，程序存儲器(ROM)可不用外擴，為了記憶校正后的參數，需要存儲各種校正參數，本系統采用具有掉電保護功能的鐵電存儲器，以便在校正后，將校正參數存儲下來。系統以溫度傳感器采用AD590集成溫度傳感器，具有傳感精度高、工作性能穩定的特點。濕度傳感器采用HS11OO濕度傳感器，HS11OO電容式相對傳感器采用獨特的電容單元設計，適用于批量大、成本低的場合。其特點是：長期飽合后可迅速恢復、高可靠性和長期穩定性、快速響應等。 本系統具有2路D／A轉換輸出，可對溫度或濕度進行反饋控制。D／A采用兩路DAC7512進行，DAC7512是一種軌對軌的低功耗的12位串行輸入的D／A轉換器，輸出標準的4～20 mA電流信號，可滿足對溫度、濕度的控制需要。 系統還具備與上位機通信的功能，采用RS422通信方式，可實行遠距離的一對多點通信，上位機可查詢多達64個采樣點的溫度、濕度和露點數據。 系統還具備校準功能，可對溫度進行2點校準，對濕度進行4點校準。另外，系統還具有露點顯示功能，滿足不同使用場合對露點顯示的需要。 2 軟件設計 由溫度傳感器輸出的信號需經過信號調理后進行A／D轉換，A／D轉換采用ADS1110具有自校準功能的帶內部基準電壓的芯片，它采用I2C總線與主機進行通信，具有16位的轉換精度。系統定時循環對溫度和濕度進行采樣，將采樣結果經過單位轉換后直接顯示在顯示屏上，同時進行露點的計算，將計算結果顯示在顯示屏上。采用定時掃描鍵盤的方式讀鍵盤輸入情況，并判斷是否進行濕度或溫度校準功能。系統的工作流程圖如圖2所示。 按照下列步驟計算露點值： (1)測量相對濕度(RH)和環境溫度(Tα，單位：℃)； (2)使用下列公式計算飽和蒸汽壓(Svp，單位：kPa)： log(Svp(T))=(C1T-C2)／(T-C3)(T＞0) (1) 或 log(Svp(T))=C4-C5／T(T＜0) (2) (3)根據上式計算當前水汽壓(Vp，單位：kPa)Vp=RH×Svp／100 (4)根據式(1)或式(2)反推露點溫度(Td，單位：℃)，式(1)或式(2)中的溫度T用露點溫度Td代替，而飽和蒸汽壓Svp用當前水汽壓Vp代替。 ADS1110及DAC7512采用I2C總線與主機通信，因此需要采用I2C總線編程方式，讀取A／D采樣結果和輸出相啦的控制信號，本系統中主機采用P3．4、P3．5口線與ADS1100進行通信，通信時需要注意的是采樣頻率的關系，不能太快，否則會產生“混淆”，使得讀出的數據不正確。采用STC89的擴展口P4．0、P4．1、P4．2口線與DAC7512進行通信，輸出D／A轉換結果，利用該結果可以對濕度或溫度進行實時控制。 3 實驗結果 表1是在70％濕度情況下，采用本系統進行的溫度和露點的測量結果，表2是在濕度一定情況下，采用本系統進行的露點隨濕度變化測量結果。 從表中可看出。采用本系統進行露點監測時，最大誤差為0．6℃，相對誤差小于1％。通過實驗，該機溫度測量誤差在1％以內，濕度、露點誤差在2％以內，能滿足一般工業場合的需要。 4 結束語 由8位單片機控制的溫度濕度監控儀，成本低，可靠性好，系統操作簡便，測量精度可滿足一般家電、農業大棚、辦公自動化及工控系統對溫度濕度控制及監測的需要，用于監測露點時，其誤差小于2％，可用于一些需要監測露點的場合，能滿足一般工業場合的需要。 |
