本文介紹一種經(jīng)濟(jì)型的由8位單片機(jī)控制的溫度濕度監(jiān)控儀,，該監(jiān)控儀同時還能用于部分對露點有監(jiān)測要求的場合,。
1 系統(tǒng)硬件組成
本系統(tǒng)完成對溫度、濕度的實時測量,，配合有關(guān)控制部分即可對溫度濕度進(jìn)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(yè)環(huán)境對溫度,、濕度和露點檢測的需要。系統(tǒng)由STC89C51RC,、RAM,、鍵盤、溫度傳感器,、濕度傳感器,、A/D轉(zhuǎn)換電路,、D/A轉(zhuǎn)換電路等組成。如圖1所示,。
STC89系列是具有Flash結(jié)構(gòu)的51系列單片機(jī),，因此，程序存儲器(ROM)可不用外擴(kuò),，為了記憶校正后的參數(shù),，需要存儲各種校正參數(shù)，本系統(tǒng)采用具有掉電保護(hù)功能的鐵電存儲器,，以便在校正后,，將校正參數(shù)存儲下來。系統(tǒng)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(wěn)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(shè)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(fù),、高可靠性和長期穩(wěn)定性、快速響應(yīng)等,。
本系統(tǒng)具有2路D/A轉(zhuǎn)換輸出,，可對溫度或濕度進(jìn)行反饋控制。D/A采用兩路DAC7512進(jìn)行,，DAC7512是一種軌對軌的低功耗的12位串行輸入的D/A轉(zhuǎn)換器,，輸出標(biāo)準(zhǔn)的4～20 mA電流信號，可滿足對溫度,、濕度的控制需要,。
系統(tǒng)還具備與上位機(jī)通信的功能，采用RS422通信方式,，可實行遠(yuǎn)距離的一對多點通信,，上位機(jī)可查詢多達(dá)64個采樣點的溫度、濕度和露點數(shù)據(jù),。
系統(tǒng)還具備校準(zhǔn)功能,，可對溫度進(jìn)行2點校準(zhǔn)，對濕度進(jìn)行4點校準(zhǔn),。另外,，系統(tǒng)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(shè)計
由溫度傳感器輸出的信號需經(jīng)過信號調(diào)理后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,，A/D轉(zhuǎn)換采用ADS1110具有自校準(zhǔn)功能的帶內(nèi)部基準(zhǔn)電壓的芯片,，它采用I2C總線與主機(jī)進(jìn)行通信，具有16位的轉(zhuǎn)換精度,。系統(tǒng)定時循環(huán)對溫度和濕度進(jìn)行采樣,，將采樣結(jié)果經(jīng)過單位轉(zhuǎn)換后直接顯示在顯示屏上，同時進(jìn)行露點的計算,，將計算結(jié)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(jìn)行濕度或溫度校準(zhǔn)功能,。系統(tǒng)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(huán)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(jù)上式計算當(dāng)前水汽壓(Vp，單位：kPa)Vp=RH×Svp/100
(4)根據(jù)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(dāng)前水汽壓Vp代替,。
ADS1110及DAC7512采用I2C總線與主機(jī)通信,，因此需要采用I2C總線編程方式，讀取A/D采樣結(jié)果和輸出相啦的控制信號,，本系統(tǒng)中主機(jī)采用P3.4,、P3.5口線與ADS1100進(jìn)行通信，通信時需要注意的是采樣頻率的關(guān)系,，不能太快,，否則會產(chǎn)生“混淆”，使得讀出的數(shù)據(jù)不正確,。采用STC89的擴(kuò)展口P4.0,、P4.1、P4.2口線與DAC7512進(jìn)行通信,，輸出D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果,，利用該結(jié)果可以對濕度或溫度進(jìn)行實時控制。
3 實驗結(jié)果
表1是在70%濕度情況下,，采用本系統(tǒng)進(jìn)行的溫度和露點的測量結(jié)果,，表2是在濕度一定情況下，采用本系統(tǒng)進(jìn)行的露點隨濕度變化測量結(jié)果,。
從表中可看出,。采用本系統(tǒng)進(jìn)行露點監(jiān)測時，最大誤差為0.6℃,，相對誤差小于1%,。通過實驗,，該機(jī)溫度測量誤差在1%以內(nèi)，濕度,、露點誤差在2%以內(nèi),，能滿足一般工業(yè)場合的需要。
4 結(jié)束語
由8位單片機(jī)控制的溫度濕度監(jiān)控儀,，成本低,，可靠性好，系統(tǒng)操作簡便,，測量精度可滿足一般家電,、農(nóng)業(yè)大棚、辦公自動化及工控系統(tǒng)對溫度濕度控制及監(jiān)測的需要,，用于監(jiān)測露點時,，其誤差小于2%，可用于一些需要監(jiān)測露點的場合,，能滿足一般工業(yè)場合的需要,。