数字式温湿度传感器设计.doc

数字式温湿度传感器设计


目录
一、 设计背景 2
二、 设计方案 2
(一) 温度传感器 2
(二) 湿度传感器 3
(三) 分析比较 3
三、系统总体设计 3
四、硬件设计 4
(一)温度传感器 4
(二)湿度传感器 5
(三)A/D转换设计 6
五、软件设计 8
(一)注意事项 8
(二)标度转变 8
(三)主程序流程图 9
(四)TO中断流程图 10
(五)温度采样子程序流程图 11
(六)报警子程序流程图 12
六、设计总结 12
参考文献 13
附录-程序清单 14
设计背景
防潮、防霉、防腐、防暴是仓库日常管理的重要工作,亦是衡量一个合格仓库管理的重要指标,它直接影响到存储物资的使用寿命和工作的可靠性。为了确保日常工作的顺利进行,最首要解决的问题是加强仓库内部温度和适度的检测。传统的检测方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测量设备,通过人工进行检测仓,完成库内的各项温湿度测量工作。这种人工测量方式即耗费人力物力又可能存在很多人为误差。
设计方案
温度传感器
方案一:
采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。
铂的物理、化学性能极稳定,耐氧化能力强,易提纯,复制性好,工业性好,电阻率较高,因此,铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵,温度系数小,受到磁场影响大,在还原介质中易被玷污变。按IEC 标准测温范围-200~650℃,百度电阻比W(100)= 时,R0 为100Ω和10Ω,允许的测量误差A 级为±(℃+ |t| ),B 级为±(℃+ |t| )。
铜电阻的温度系数比铂电阻大,价格低,也易于提纯和加工;但电阻率小,在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50~180℃测温。
方案二:
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形误差为±℃。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。综合比较方案一与方案二,方案二更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。
(二) 湿度传感器
方案一:
采用HOS-201 湿敏传感器。HOS-201 湿敏传感器为高湿度开关传感器,它的工作电压为交流1V 以下,频率为50HZ~1KHZ,测量湿度范围为0~100%RH,工作温度范围为0~50℃,阻抗在75%RH(25℃)时为1MΩ。这种传感器原是用于开关的传感器,不能在宽频带范围内检测湿度,因此,主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平。然而,这种传感器只限于一定范围内使用时具有良好的线性,可有效地利用线性特性。
方案二:
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,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1%---100%RH范围内;电容量由16pF 变到200pF, 误差不大于
±2%RH;响应时间小于5S; pF/℃。可见精度是较高的。
(三) 分析比较
综合比较方案一与方案二,方案一虽然满足精度及测量湿度范围的要求,但只限于一定范围内使用时具有良好的线性,可有效地利用线性特性。而且还不具备在本设计系统中对温度-30~50℃的要求,因此,我们选择方案二来作为本设计的湿度传感器。
三、系统总体设计
单片机
报警电路
串行口LED显示
MC14433A/D转换
CD4051多路开关
CD4051多路开关
HS1100湿度检测
AD590
温度检测
图1-1 系统总体方框图
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。
四、硬件设计
(一)温度传感器
1、主要特性
AD590 是电流型温度传