基于溫度傳感器MAX6613和IH3605的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)

引言

溫、濕度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，人們使用溫度計(jì)、濕度計(jì)來(lái)采集溫度和濕度，通過(guò)人工操作加熱、加濕、通風(fēng)和降溫設(shè)備來(lái)控制溫濕度，這樣不但控制精度低、實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大。即使有些用戶(hù)采用半導(dǎo)體二極管作溫度傳感器，但由于其互換性差，效果也不理想。本文提出了用集成溫度傳感器MAX6613和集成濕度傳感器IH3605作為檢測(cè)元件，結(jié)合ADuC824，構(gòu)建溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)可以方便地實(shí)現(xiàn)溫度、濕度的實(shí)時(shí)控制，無(wú)紙記錄及語(yǔ)音報(bào)警，還可與上位機(jī)(PC機(jī))通信，實(shí)現(xiàn)溫度、濕度的打印、分析等功能。

系統(tǒng)組成及工作原理

溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的硬件原理如圖1所示，由單片機(jī)系統(tǒng)(含鍵盤(pán)、液晶顯示器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和通信接口)、集成溫度傳感器MAX6613、集成濕度傳感器IH3605、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、語(yǔ)音系統(tǒng)及加熱、加濕、通風(fēng)裝置等幾部分組成，下面對(duì)各組成部分的工作原理、功能進(jìn)行分析。

● 單片機(jī)系統(tǒng)

ADuC824是美國(guó)AD公司出品的高性能微轉(zhuǎn)換器，它在單個(gè)芯片內(nèi)集成了雙路高精度∑-ΔADC、程控增益放大器PGA、8位MCU、8KB閃速/電擦除程序存儲(chǔ)器、640B閃速/電擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、256B數(shù)據(jù)RAM以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能部件，指令系統(tǒng)與8051兼容。特別是兩個(gè)獨(dú)立的∑-ΔADC，其主、輔助通道的分辨率分別為24和16位，具有可編程自校正功能。另外，還有一個(gè)通用UART串行I/O，一個(gè)與I2C兼容的二線串口和SPI串口，一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器(WDT)，一個(gè)電源監(jiān)視器(PSM)。其性能完全可以滿(mǎn)足系統(tǒng)的需求。

鍵盤(pán)用于設(shè)定溫度、濕度的上、下限報(bào)警范圍及控制值，設(shè)定采樣時(shí)間間隔，調(diào)整系統(tǒng)時(shí)間。液晶顯示器采用一體化封裝的液晶顯示模塊TC1602A，用于顯示溫度、濕度的上、下限值，控制值和當(dāng)前值，模塊內(nèi)的控制驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為HD44780，可以方便地與ADuC824進(jìn)行接口。

由于系統(tǒng)需要無(wú)紙記錄溫度、濕度值，因此外擴(kuò)一片容量為4MB的AT29C040A Flash EPPROM，在寫(xiě)入過(guò)程中無(wú)需編程高壓和紫外線照射，具有硬件和軟件兩方面的數(shù)據(jù)保護(hù)，可防止其內(nèi)容免遭意外改寫(xiě)，使用十分方便。

通信接口電路主要由雙路RS232數(shù)據(jù)收發(fā)器MAX232芯片組成，只需+5V電源供電即可工作。上位機(jī)(PC機(jī))通過(guò)通信接口調(diào)用溫度、濕度值，以用于打印或分析。

● 集成溫度、濕度傳感器

MAX6613輸出電壓Vout與測(cè)量溫度T的關(guān)系為：Vout=V0+S·T,式中，V0為0℃時(shí)的輸出電壓；S為傳感器的靈敏度，S=11.23 mV/℃；T為當(dāng)前測(cè)量溫度值。

由于ADuC824內(nèi)部具有低通濾波、程控增益控制及A/D轉(zhuǎn)換器，因此，MAX6613的Vout輸出可直接接至ADuC824的AIN1引腳，具體接口電路如圖2所示。

IH3605是HONEYWELL公司生產(chǎn)的集成濕度傳感器，內(nèi)部集成了信號(hào)調(diào)理電路，具有精度高、線性度好、互換性強(qiáng)及輸出電壓范圍大等諸多優(yōu)點(diǎn)，其獨(dú)特的多層結(jié)構(gòu)使之能抵抗?jié)駳狻m埃、臟物、油和其他化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。

IH3605在當(dāng)前溫度T下實(shí)際相對(duì)濕度為：RH=1613×(Vout-800)/(52730-108T)，Vout單位mV，T為當(dāng)前實(shí)際溫度值。使用時(shí)只需把IH3605的Vout接至ADuC824的AIN2引腳即可。