本文介紹一種經(jīng)濟型的由8位單片機控制的溫度濕度監(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,，因此，程序存儲器(ROM)可不用外擴,，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,、高可靠性和長期穩(wěn)定性,、快速響應等。
本系統(tǒng)具有2路D/A轉(zhuǎn)換輸出,，可對溫度或濕度進行反饋控制,。D/A采用兩路DAC7512進行，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,，輸出標準的4～20 mA電流信號,，可滿足對溫度、濕度的控制需要,。
系統(tǒng)還具備與上位機通信的功能,，采用RS422通信方式，可實行遠距離的一對多點通信,，上位機可查詢多達64個采樣點的溫度,、濕度和露點數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)還具備校準功能,，可對溫度進行2點校準,，對濕度進行4點校準。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 軟件設計
由溫度傳感器輸出的信號需經(jīng)過信號調(diào)理后進行A/D轉(zhuǎn)換,，A/D轉(zhuǎn)換采用ADS1110具有自校準功能的帶內(nèi)部基準電壓的芯片,，它采用I2C總線與主機進行通信，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,，并判斷是否進行濕度或溫度校準功能。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用當前水汽壓Vp代替,。
ADS1110及DAC7512采用I2C總線與主機通信，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)中主機采用P3.4,、P3.5口線與ADS1100進行通信,，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的擴展口P4.0,、P4.1,、P4.2口線與DAC7512進行通信，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,。