导言
跟着社会经济的开展和科学技术的不断进步，许多情况下都需要对环境的温湿度进行限制，因而，有必要在某些特定环境设备温湿度报警器以进行监控。为此，本文运用集成温湿度传感器HM1500的测温快速、运用简洁等特色，一起结合MSP430单片机强壮的功用，规划了一个监控体系来对温湿度进行实时监控以进行超限报警。本体系丈量精确、调试便利、可实时记载报警信息、便利作业人员排故，并可广泛使用于条件恶劣、人员不便利进入的场合。
1 、体系结构和整体规划方案
本体系的整体规划方案如图1所示。本方案选用别离规划温度和湿度采样电路的办法，将集成温度传感器AD590收集得到的电流信号和湿度传感器HM1500收集到的电压信号转化为给定规模内的电压信号。然后由单片机MSP430F1232的AD采样端口将该电压信号读入，假如温度小于门限值或许湿度大于门限值就给出报警信号。门限值能够经过按键进行设定。一起，体系还能够经过中止方法按给定协议将收集到的温湿度值送给上位机。
2 、器材挑选
2.1 MSP430F1232单片机
MSP430系列单片机是TI公司推出的功用强壮的超低功耗16位混合信号处理器。该系列单片机以其极低的功耗、强壮的处理才能、丰厚的片上外围模块、便利高效的开发方法等特色，被广泛使用于便携式外表、智能传感器、有用检测仪器、电机操控等范畴。为了最大极限地运用单片机端口和片内外设并下降规划本钱，本规划选用MSP430F1232，该单片机有3个并行端口，一个RS485串行通讯口，一起内置10位AD采样器，可彻底满意温湿度采样的精度要求。
2.2 AD590温度传感器
AD590是美国AD公司出产的二端式集成温度一电流传感器，该器材体积小、重量轻、功能安稳。测温规模为-50～+150℃；线性电流输出为1μA／K；线性度好，丈量精度为±0.3℃；电源电压规模为4～30 V。当电源电压在5～10 V之间，电压安稳度为1％时，其差错只要±0.1℃。
2.3 HM1500湿度传感器
线性电压输出式集成湿度传感器HM1500选用取得专利的湿敏电容HS1101规划制作，其湿度丈量规模为5％～99％（相对湿度）；相对湿度精度为3％；作业温度为-30～+60℃；作业湿度规模为0～100％（相对湿度）；供电电压为5V（最大电压DC16V）；可输出DC电压为1～4 V；呼应时刻为5s，适用于工业级场合。
3、 信号调度电路规划
3.1 温度丈量电路规划
考虑到AD590温度传感器的输出电流源特性，规划的温度信号丈量电路如图2所示。该电路的温度丈量规模为-10～+500℃。AD590选用15V电压供电；电阻R1用于调整零点；电阻R3为精细电阻，用来调整增益。运放的同向端输入2.50V精细参阅电压，该电压由TL431供给。IN端输入AD590的电流，OUT端输出为相应转化所得到的电压。依据AD590的特性，在-10℃时，流过电流为262.2μA，规划使这部分电流悉数流过R1、R2，而这今后添加的电流均流过R3，OUT端的输出电压为：
当温度在-10～+50℃之间改变时，该电压就在2.5～0V之间反向线性改变，调理R1的阻值巨细能够消除不同传感器的零点差错。
3.2 湿度丈量电路规划
集成湿度传感器HM1500的输出电压在1～4 V间随湿度线性改变，考虑到本体系的单电源特色，规划的湿度信号收集电路如图3所示，该电路的测湿规模为0～100％。
因为该电路中没有负压，电路的主体选用差分式减法电路，精细电阻R3=R6=2.4kΩ，R4=R7=2kΩ，用这四个电阻可调理增益。经过HM1500传感器丈量所得到的湿度电压信号从IN端输入。差分的另一侧输入Vs。由TL431供给2.5 V的精细电压分压后可得到1.0 V左右的电压。并由此能够得到输出电压的计算公式为：
若输入电压在1～4 V之间改变，则输出电压就相应在0～2.5 V之间改变。调理R1能够消除不同的湿度传感器的零点差错。
4、 显现存储和串行通讯电路规划
本体系选用3个独立按键和四位七段数码管动态扫描显现的方法，数据存储选用。EEPROM芯片AT24C02来存储设定的温湿度传感器地址、温湿度报警门限值，以及报警记载。收集到的各种数据和存储的报警信息能够依照指定的协议传送给上位主操控器进行处理。
图4所示是该体系中的按键显现、数据存储和串行通讯电路。图中，当单片机从ADIN1和ADIN2口收集到温湿度数据今后，首要把湿度值送到数码管显现，一起点亮湿度指示灯，表明现在显现的是湿度。经过按2号键和3号键能够切换温湿度显现，其间2号键显现湿度，3号键显现温度，显现温度时同样会点亮相应的指示灯。假如检测到温湿度超越门限，则点亮报警灯，以表明数据超限。按1号键能够进行相应温湿度门限和传感器地址的设定。数据设定完结今后，可经过两个IO口编程模仿I2C总线协议以把数据存入指定方位，从而使断电后再开机时，数据能正常读出。因为单片机IO口有限，该体系又选用两片SN74HC373芯片扩展了8个IO口以满意规划要求。为了保证电平兼容，这部分电路均选用3.3V电压供电。数据收集转化完结今后，体系可直接经过单片机的UASRT（异步串行通讯口）接到MAX3485通讯芯片，以便依照指定的协议把数据传送给上位机。
5 、软件规划
本体系的软件规划选用C言语编写，首要经过MSP430F1232单片机的10位AD采样模块读人端口温湿度电压信号，并依照相应转化公式转化成实践温湿度数值并存储。然后依据需要将其送到数码管显现或许经过RS485串口送给上位机。别的，该软件还可进行模仿I2C总线的数据存储。
图5为该体系的主循环流程。体系上电今后，首要读取存在EEPROM中的地址和温湿度门限值，然后进入循环状况进行温湿度信号采样，接着对收集得到的数据进行处理并存储，一起在循环中对按键标志位进行判别。假如被置位，则履行相应的按键处理。
图6为该体系的定时器中止流程。当体系进入中止今后，首要经过判别相应的IO口输入电平是否跳低来判别是否有键按下，假如有键按下，则进一步判别是哪一个键，接着存储该键位并将按键标志方位位。之后再调用显现改写程序，将最新收集到的数据送到数码管显现。最终判别收集到的数据是否超出门限，并相应点亮指示灯或许报警灯。履行完以上操作后中止回来。
6 、结束语
本体系最大的特色是丈量精确、结构简略、调试运用便利、性价比高、能够独自运用，也能够和上位机衔接。为了保证整个体系运转的安稳性，本体系还用硬件规划上选用了单片机上电复位电路，而在软件规划中则加入了看门狗和软件圈套。试验证明，该设备运转牢靠，丈量差错小，具有很好的使用作用，因而，能够广泛使用于工业环境中对温度或许湿度有超限报警要求的场合。
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