引言
温、湿度控制广泛应用于人们的生产和生活中CONTROL ENGINEERING China版权所有,人们使用温度计、湿度计来采集温度和湿度,通过人工操作加热、加湿、通风和降温设备来控制温湿度,这样不但控制精度低、实时性差,而且操作人员的劳动强度大。即使有些用户采用半导体二极管作温度传感器,但由于其互换性差,效果也不理想。本文提出了用集成温度传感器MAX6613和集成湿度传感器IH3605作为检测元件,结合ADuC824,构建温湿度监控系统的方法,该系统可以方便地实现温度、湿度的实时控制,无纸记录及语音报警,还可与上位机(PC机)通信,实现温度、湿度的打印、分析等功能。
系统组成及工作原理
温湿度监控系统的硬件原理如图1所示,由单片机系统(含键盘、液晶显示器、数据存储器和通信接口)、集成温度传感器MAX6613、集成湿度传感器IH3605、实时时钟、语音系统及加热、加湿、通风装置等几部分组成,下面对各组成部分的工作原理、功能进行分析。
● 单片机系统
ADuC824是美国AD公司出品的高性能微转换器www.cechina.cn,它在单个芯片内集成了双路高精度∑-ΔADC、程控增益放大器PGA、8位MCU、8KB闪速/电擦除程序存储器、640B
键盘用于设定温度、湿度的上、下限报警范围及控制值控制工程网版权所有,设定采样时间间隔,调整系统时间。液晶显示器采用一体化封装的液晶显示模块TC1602A,用于显示温度、湿度的上、下限值,控制值和当前值,模块内的控制驱动器型号为HD44780,可以方便地与ADuC824进行接口。
由于系统需要无纸记录温度、湿度值,因此外扩一片容量为4MB的AT29C040A Flash EPPROM,在写入过程中无需编程高压和紫外线照射,具有硬件和软件两方面的数据保护,可防止其内容免遭意外改写,使用十分方便。
通信接口电路主要由双路RS232数据收发器MAX232芯片组成,只需+5V电源供电即可工作。上位机(PC机)通过通信接口调用温度、湿度值,以用于打印或分析。
● 集成温度、湿度传感器
MAX6613输出电压Vout与测量温度T的关系为:Vout=V0+S•T,式中,V0为0℃时的输出电压;S为传感器的灵敏度,S=11.23 mV/℃;T为当前测量温度值。
由于ADuC824内部具有低通滤波、程控增益控制及A/D转换器,因此,MAX6613的Vout输出可直接接至ADuC824的AIN1引脚,具体接口电路如图2所示。
IH3605是HONEYWELL公司生产的集成湿度传感器,内部集成了信号调理电路,具有精度高、线性度好、互换性强及输出电压范围大等诸多优点,其独特的多层结构使之能抵抗湿气、尘埃、脏物、油和其他化学物质的侵蚀。
IH3605在当前温度T下实际相对湿度为:RH=1613×(Vout-800)/(52730-108T),Vout单位mV,T为当前实际温度值。使用时只需把IH3605的Vout接至ADuC824的AIN2引脚即可。
● 实时时钟
由于系统需要记录测量温度、湿度的实际时间,因此,选用Dallas公司生产的日历时钟芯片DS12C887来自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息。
● 语音系统
对于温度、湿度的超限及控制值报警,系统采用语音报警方式。语音报警由ISD1400芯片控制,它有20秒的录放时间,语音地址直接由ADuC824的口线经74LS373提供。预先录制好的温度、湿度语音,由ADuC824判断被测温度、湿度,通过74LS373对其进行任意组合放出,从而实现温度、湿度的报警功能。
● 加热器驱动电路
加热器驱动电路如图3所示,它由光电隔离器和双向晶闸管实现,具有强弱电隔离、寿命长、工作安全可靠等特点。通过ADuC824的P3.5控制其是否工作。系统中其他加湿、通风装置的驱动控制,也可通过类似的驱动电路来实现。
系统软件设计
系统监控程序的设计较为简单,采用顺序查询的方式执行主程序。
系统初始化后,每次可以通过键盘设定需要控制的温度、湿度值和它们的上、下限报警范围;设定温度、湿度采样的时间间隔;调整系统时间。对温度、湿度采样后,可根据实际应用场合,选用合适的数字滤波法,进行数据处理,处理后的温度、湿度值一方面送LCD实时显示,同时连同当前采样时间一起存入AT29C040A作为历史记录。另一方面CONTROL ENGINEERING China版权所有,与需要控制的温度、湿度值以及它