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溫、濕度控制廣泛應用于人們的生產(chǎn)和生活中，人們使用溫度計、濕度計來(lái)采集溫度和濕度，通過(guò)人工操作加熱、加濕、通風(fēng)和降溫設備來(lái)控制溫濕度，這樣不但控制精度低、實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強度大。即使有些用戶(hù)采用半導體二極管作溫度傳感器，但由于其互換性差，效果也不理想。本文提出了用集成溫度傳感器MAX6613和集成濕度傳感器IH3605作為檢測元件，結合ADuC824，構建溫濕度監控系統的方法，該系統可以方便地實(shí)現溫度、濕度的實(shí)時(shí)控制，無(wú)紙記錄及語(yǔ)音報警，還可與上位機(PC機)通信，實(shí)現溫度、濕度的打印、分析等功能。 系統組成及工作原理 溫濕度監控系統的硬件原理如圖1所示，由單片機系統(含鍵盤(pán)、液晶顯示器、數據存儲器和通信接口)、集成溫度傳感器MAX6613、集成濕度傳感器IH3605、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、語(yǔ)音系統及加熱、加濕、通風(fēng)裝置等幾部分組成，下面對各組成部分的工作原理、功能進(jìn)行分析。 ● 單片機系統 ADuC824是美國AD公司出品的高性能微轉換器，它在單個(gè)芯片內集成了雙路高精度∑-ΔADC、程控增益放大器PGA、8位MCU、8KB閃速/電擦除程序存儲器、640B閃速/電擦除數據存儲器、256B數據RAM以及定時(shí)器/計數器等功能部件，指令系統與8051兼容。特別是兩個(gè)獨立的∑-ΔADC，其主、輔助通道的分辨率分別為24和16位，具有可編程自校正功能。另外，還有一個(gè)通用UART串行I/O，一個(gè)與I2C兼容的二線(xiàn)串口和SPI串口，一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器(WDT)，一個(gè)電源監視器(PSM)。其性能完全可以滿(mǎn)足系統的需求。 鍵盤(pán)用于設定溫度、濕度的上、下限報警范圍及控制值，設定采樣時(shí)間間隔，調整系統時(shí)間。液晶顯示器采用一體化封裝的液晶顯示模塊TC1602A，用于顯示溫度、濕度的上、下限值，控制值和當前值，模塊內的控制驅動(dòng)器型號為HD44780，可以方便地與ADuC824進(jìn)行接口。 由于系統需要無(wú)紙記錄溫度、濕度值，因此外擴一片容量為4MB的AT29C040A Flash EPPROM，在寫(xiě)入過(guò)程中無(wú)需編程高壓和紫外線(xiàn)照射，具有硬件和軟件兩方面的數據保護，可防止其內容免遭意外改寫(xiě)，使用十分方便。 通信接口電路主要由雙路RS232數據收發(fā)器MAX232芯片組成，只需+5V電源供電即可工作。上位機(PC機)通過(guò)通信接口調用溫度、濕度值，以用于打印或分析。 ● 集成溫度、濕度傳感器 MAX6613輸出電壓Vout與測量溫度T的關(guān)系為：Vout=V0+S·T,式中，V0為0℃時(shí)的輸出電壓；S為傳感器的靈敏度，S=11.23 mV/℃；T為當前測量溫度值。 由于A(yíng)DuC824內部具有低通濾波、程控增益控制及A/D轉換器，因此，MAX6613的Vout輸出可直接接至ADuC824的AIN1引腳，具體接口電路如圖2所示。 IH3605是HONEYWELL公司生產(chǎn)的集成濕度傳感器，內部集成了信號調理電路，具有精度高、線(xiàn)性度好、互換性強及輸出電壓范圍大等諸多優(yōu)點(diǎn)，其獨特的多層結構使之能抵抗濕氣、塵埃、臟物、油和其他化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。 IH3605在當前溫度T下實(shí)際相對濕度為：RH=1613×(Vout-800)/(52730-108T)，Vout單位mV，T為當前實(shí)際溫度值。使用時(shí)只需把IH3605的Vout接至ADuC824的AIN2引腳即可。 ● 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 由于系統需要記錄測量溫度、濕度的實(shí)際時(shí)間，因此，選用Dallas公司生產(chǎn)的日歷時(shí)鐘芯片DS12C887來(lái)自動(dòng)產(chǎn)生世紀、年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息。 ● 語(yǔ)音系統 對于溫度、濕度的超限及控制值報警，系統采用語(yǔ)音報警方式。語(yǔ)音報警由ISD1400芯片控制，它有20秒的錄放時(shí)間，語(yǔ)音地址直接由ADuC824的口線(xiàn)經(jīng)74LS373提供。預先錄制好的溫度、濕度語(yǔ)音，由ADuC824判斷被測溫度、濕度，通過(guò)74LS373對其進(jìn)行任意組合放出，從而實(shí)現溫度、濕度的報警功能。 ● 加熱器驅動(dòng)電路 加熱器驅動(dòng)電路如圖3所示，它由光電隔離器和雙向晶閘管實(shí)現，具有強弱電隔離、壽命長(cháng)、工作安全可靠等特點(diǎn)。通過(guò)ADuC824的P3.5控制其是否工作。系統中其他加濕、通風(fēng)裝置的驅動(dòng)控制，也可通過(guò)類(lèi)似的驅動(dòng)電路來(lái)實(shí)現。 系統軟件設計 系統監控程序的設計較為簡(jiǎn)單，采用順序查詢(xún)的方式執行主程序。 系統初始化后，每次可以通過(guò)鍵盤(pán)設定需要控制的溫度、濕度值和它們的上、下限報警范圍；設定溫度、濕度采樣的時(shí)間間隔；調整系統時(shí)間。對溫度、濕度采樣后，可根據實(shí)際應用場(chǎng)合，選用合適的數字濾波法，進(jìn)行數據處理，處理后的溫度、濕度值一方面送LCD實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)連同當前采樣時(shí)間一起存入AT29C040A作為歷史記錄。另一方面，與需要控制的溫度、濕度值以及它們的上、下限報警范圍進(jìn)行比較，判斷是否需要進(jìn)行語(yǔ)音報警，同時(shí)，ADuC824根據判斷結果控制加熱器、加濕、通風(fēng)裝置進(jìn)行正確的動(dòng)作，以達到對溫度、濕度監控的目的。系統監控程序流程框圖如圖4所示。 結束語(yǔ) 系統采用MAX6613和IH3605作為溫度、濕度傳感器，使其監控的實(shí)時(shí)性、控制的精確性得到了提高；同時(shí)，由于選用了ADuC824，它能保證系統自動(dòng)從死機狀態(tài)恢復到正常工作狀態(tài)，系統的安全性、可靠性也得到了保障，因此，具有一定的實(shí)用價(jià)值。如需進(jìn)行群控，可將本系統作為分機，主機(PC機)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現與各分機的通信，達到監控的目的。 |
