数字温湿度计—测量电路设计

1 系统方案的设计 本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D 模拟数字转换芯片的性能，以单片机为核心的一套检测系统，其中包括 A/D 转换、单片机、温度检测、湿度检测、显示、系统软件等部分的设计。 图 2-1 系统总体框图 本设计由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。]7[ 信号采集 由温度传感器及多路开关组成； 信号分析 由 A/D 转换器、单片机基本系统组成； 信号处理 由串行口 LED 显示器等组成。 2.1 系统总体方案 基于MCS-51 系列单片机嵌入式系统的温湿度检测控制系统 该系统由温度传感器、湿度传感器、8031 嵌入式系统、加热设备、加湿设备几部分组成。结构原理框图如图 2-2 所示。 ]8[ 通过温度传感器和湿度传感器测量温室内的温湿度经过 AD 转换送入 8031 进行处理，测量结果通过显示电路进行显示。 多路开关 A/D 转换 显示电路 单片机 温度检测 2 图2-2 系统结构原理图 2.2 传感器的选择方案 2.2.1 温度传感器的选择 采用AD590 温度传感器，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±0.3℃。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，接口也很简单。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。 2.3 信号采集通道的选择 在本设计系统中，温度输入信号为多路的模拟信号，这就需要多通道结构。 采用多路分时的模拟量输入通道 这种结构的模拟量通道特点为： (1) 对信号保持和 A/D 转换器要求较高。 (2) 处理速度慢。 (3) 硬件简单，成本低。 (4) 软件比较复杂。 现 场 传感器 特 定 接 口 输 入 / 输 出 电 源 RAM 处理单元 键盘 显示电路 A/D转换 3 图2-5 多路分时的模拟量输入通道 3 系统硬件设计 3.1 信号采集电路的设计 3.1.1 温度信号采集 3.1.1.1 温度传感器主要特性]14[ AD590 温度传感器是电流型温度传感器，通过对温度的测量可得到所需要的电流值。根据特性分挡，AD590 的后缀以I，J，K，L，M 表示。AD590L，AD590M一般用于精密温度测量电路，它采用金属壳3 脚封装，其中1 脚为电源正端V＋；2脚为电流输出端I0；3 脚为管壳，一般不用。 1...