AT89C51/55構(gòu)成溫濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)

1系統(tǒng)硬件設(shè)計

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?；?jīng)過矩陣網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號選擇，所得信號送到相應(yīng)的信號放大整理電路放大，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，同時定時傳送給主機(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個糧倉)，實現(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溫濕度及報警狀態(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存儲器、256字節(jié)片內(nèi)ram，4個8位的雙向可尋址i/o口，1個全雙工uart(通用異步接收發(fā)送器)的串行接口、3個16位的定時器／計數(shù)器、多個優(yōu)先級的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，以及一個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。

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時的測量信息、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)動器和接收器，如mc3487和mc3486芯片，實現(xiàn)信號的穩(wěn)定傳輸。

2傳感器與矩陣測試網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計

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。使用時可將ad590m插入糧倉堆內(nèi)。針對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個模擬開關(guān)，cd4052的4個模擬開關(guān)和32個ad590，(32個ih-36021)組成。各個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即cd4052的out分別接溫濕度放大電路。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

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，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)計通常先進(jìn)行初始化，如設(shè)置中斷、定時器、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、數(shù)據(jù)采集、數(shù)字濾波、顯示以及定時將數(shù)據(jù)傳遞給主機(jī)。主機(jī)定時接收從機(jī)發(fā)送的采集信號，保存并實時顯示，其流程如圖3所示。上電復(fù)位后顯示不同糧倉位號、溫濕度值及其測量時間，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)計看門狗電路以保證at89c55和at89c51正常工作。

4結(jié)束語

本設(shè)計中由于采用了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。