1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,，采用ATMEL公司生產(chǎn)的51系列單片機(jī)AT89C55和AT89C51為核心,，其中主機(jī)采用AT89C55、從機(jī)采用AT89C51,。從機(jī)負(fù)責(zé)64點(diǎn)的數(shù)據(jù)檢測,，各檢測點(diǎn)的溫度和濕度經(jīng)過溫、濕度傳感器及其轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào),；經(jīng)過矩陣網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)選擇,，所得信號(hào)送到相應(yīng)的信號(hào)放大整理電路放大，再進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器,，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,，將數(shù)字量送入從機(jī)，再經(jīng)從機(jī)的數(shù)據(jù)處理,，送給LED進(jìn)行顯示,，同時(shí)定時(shí)傳送給主機(jī)AT89C55；主機(jī)負(fù)責(zé)收集各糧倉內(nèi)的數(shù)據(jù)(可監(jiān)測50~100個(gè)糧倉),，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存,、打印以及調(diào)用歷史數(shù)據(jù)，并可巡回顯示各糧倉的及時(shí)溫濕度及報(bào)警狀態(tài),。
    AT89C55/51芯片是由ATMEL公司推出的51系列8位單片機(jī),，AT89C55片內(nèi)主要有20KB Flash存儲(chǔ)器、256字節(jié)片內(nèi)RAM,，4個(gè)8位的雙向可尋址I/O口,，1個(gè)全雙工UART(通用異步接收發(fā)送器)的串行接口、3個(gè)16位的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器,、多個(gè)優(yōu)先級(jí)的嵌套中斷結(jié)構(gòu),，以及一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。
     本系統(tǒng)中主機(jī)利用了AT89C55豐富的20KB閃存資源永久保存實(shí)時(shí)的測量信息,、歷史的測量數(shù)據(jù)等關(guān)鍵結(jié)果,，從機(jī)完成數(shù)據(jù)采集、傳送,。主機(jī)位于監(jiān)控室,，從機(jī)位于各糧倉內(nèi)，主從機(jī)之間有一定的距離,，信號(hào)的傳輸采用串行異步通信方式,，AT89C55／51單片機(jī)內(nèi)部集成的UART模塊，適合于同其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及單片機(jī)外擴(kuò)的外設(shè)芯片進(jìn)行通信，可實(shí)現(xiàn)全雙工異步,、半雙工同步主控和半雙工同步從控三種工作方式,。本系統(tǒng)中利用其UART模塊工作于全雙工異步通信方式，其中TX為發(fā)送線,、RC為接收線,，利用RS-422驅(qū)動(dòng)器和接收器，如MC3487和MC3486芯片,，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

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    測量電路由傳感器,、矩陣測量網(wǎng)絡(luò),、多路模擬開關(guān)及放大電路的組成。測溫范圍：-45～+45℃,，±0.5℃,；測濕范圍：0～99％RH，±0.8％RH,。溫度傳感器選用集成溫度傳感器AD590M,，其特點(diǎn)為線性電流輸出1μA/K；溫度范圍-55～150℃,；電壓輸入/電流輸出,；激光修正到±0.5℃校準(zhǔn)精度(AD590M)，線性度可達(dá)±0.3℃/FS,。使用時(shí)可將AD590M插入糧倉堆內(nèi),。針對(duì)濕度測量范圍及精度要求，濕度傳感器選用濕敏集成傳感器IH-3602,。這是一種電容式濕敏傳感器,，內(nèi)含調(diào)理電路和溫度補(bǔ)償電路，輸出為0.8～4V的直流電壓,，可經(jīng)多路開關(guān)直接輸入A/D轉(zhuǎn)換器,。
    矩陣測量網(wǎng)絡(luò)由多路模擬開關(guān)CD4051、CD4052和溫度傳感器AD590,、濕度傳感器IH-3602組成,，其連接方式如圖2所示。測溫(測濕)矩陣由CD4051的8個(gè)模擬開關(guān),，CD4052的4個(gè)模擬開關(guān)和32個(gè)AD590,，(32個(gè)IH-36021)組成。各個(gè)測量元件的選通由地址碼控制,，其中由CD4051,、CD4052，AD590、IH-3602組成的矩陣網(wǎng)絡(luò)中,，兩片CD4052的4輸入線A,、B及CD4051的3輸入線A、B,、C共7位地址碼由AT89C51的P0口提供,，CD4052的INH直接接高電平，而CD4051的INH由P2口提供,，溫度和濕度輸出信號(hào)即CD4052的OUT分別接溫濕度放大電路,。

     該多路溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的軟件采用模塊化方法設(shè)計(jì)，主要包括主機(jī)程序,、從機(jī)程序兩大部分,。從機(jī)程序設(shè)計(jì)通常先進(jìn)行初始化，如設(shè)置中斷,、定時(shí)器,、串行口、外部可編程器件的初始化等,，然后循環(huán)執(zhí)行主要功能,，如定時(shí)、數(shù)據(jù)采集,、數(shù)字濾波,、顯示以及定時(shí)將數(shù)據(jù)傳遞給主機(jī)。主機(jī)定時(shí)接收從機(jī)發(fā)送的采集信號(hào),，保存并實(shí)時(shí)顯示,，其流程如圖3所示。上電復(fù)位后顯示不同糧倉位號(hào),、溫濕度值及其測量時(shí)間,，并調(diào)用鍵盤管理程序模塊及接收程序模塊。為防止程序跑飛,，主從機(jī)分別設(shè)計(jì)看門狗電路以保證AT89C55和AT89C51正常工作,。

   本設(shè)計(jì)中由于采用了AT89C51/55單片機(jī)，性能可靠電路簡單,，適于批量生產(chǎn),；而且，系統(tǒng)中還可充分利用AT8951/55中未用到的軟件硬件資源,，系統(tǒng)有再開發(fā)性,。