环境条件中的温湿度目标是许多作业场合的重要参数，不论是库房办理、图书保存仍是工业丈量与计量检定，都需求契合操作规则的温湿度环境条件。而温湿度也是最不易确保的目标，针对这一状况，研发牢靠且有用的温湿度操控器显得十分重要。本文介绍的温湿度实时操控设备可在０～５０℃和２０％～９８％ＲＨ（相对湿度）的规模内恣意设定温湿度值，其附加的通讯接口可方便地完结与计算机的实时通讯，而且便于功用的扩展，可确保温度、湿度满意规划目标。此外，该设备还可自动操控多个设备的多点时刻操控电路，因而具有更广泛的运用远景。该设备可完结的功用如下：
●在０～５０℃和２０％～９８％ＲＨ间可恣意设定温湿度操控点；
●能够实时监测环境温湿度的改变状况，并记载、存储相关数据；
●对环境温湿度的操控可满意规划目标；
●具有多点守时设备操控电路，便于功用扩展；
●设有语音提示功用，可方便地完结仪器操作和作业办理提示；
●配有通讯接口，可方便地与计算机进行通讯；
●温湿度操控的精度别离为：温度（０～５０℃）±０．５℃；湿度（２０％～９８％ＲＨ）±２％～３％ＲＨ。
１硬件规划
该设备的硬件框图如图１所示。它首要由 单片机 ＰＩＣ１６Ｃ７３及外部电路构成。ＰＩＣ１６Ｃ７３是由美国Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ公司出产的８位单片微机，选用Ｈａｒｖａｒｄ结构，这种结构可使指令履行和取指操作堆叠进行，因而具有很高的履行速度。它只要３５条单字节指令，除了跳转指令是２周期指令外，其它指令都是单周期指令。这些特色使它较之于其他８位单片机节省了１／２的程序空间，并具有４１的速度优势。ＰＩＣ１６Ｃ７３在芯片内集成了一个８位算术逻辑单元和作业寄存器、４ｋ程序存储器、１９２个数据寄存器、２２个Ｉ／Ｏ口、３个守时／计数器及２个捕捉／ 比较／ＰＷＭ模块和２个串行口，其间Ａ／Ｄ转化器具有５路模仿量输入端，一起还具有时钟、复位、看门狗守时器等。这５路模仿量输入通道一起复用一个采样／坚持和Ａ／Ｄ转化器。ＰＩＣ１６Ｃ７３外接温湿度采样电路及电器驱动电路，因而可完结对温湿度的操控。该体系硬件首要包含本机地址设定电路、采样电路、键盘显现电路、看门狗电路、电器驱动电路、时刻设置及守时驱动电路、ＲＳ－２３２通讯等电路。下面以计量实验室温湿度的操控为例，对各首要电路加以介绍。
１．１温度检测电路
温度检测电路选用Ｄａｌｌａｓ公司出产的一线式数字温度传感器ＤＳ１８２０作为温度检测器材，该器材只要３个引脚（即电源ＶＤＤ、地线ＧＮＤ、数据线ＤＱ），且不需求外部元件，而是共用一条数据线进行通讯，运用一根Ｉ／Ｏ线通讯时，ＤＳ１８２０的电源电压是以寄生办法供电的，因而，只需将其ＶＤＤ和ＧＮＤ端接地即可。该电路的检测温度规模为－５５～＋１２５℃；精度为０．５℃；用９ｂｉｔ数字量来表明温度；每次将温度转化成数字量需２００ｍｓ。笔者选用三块ＤＳ１８２０来完结对实验室环境温度的检测，之所以用三块，是为了更好地坚持温度的稳定。运用时可别离将这三块ＤＳ１８２０放置在房间的不同方位。取得温度信息时，先由ＰＩＣ１６Ｃ７３的ＲＡ２脚发送一个１ｍｓ的复位脉冲，以使ＤＳ１８２０复位后将向ＰＩＣ１６Ｃ７３发送一个回应脉冲，ＰＩＣ１６Ｃ７３接到回应脉冲后将发送读ＤＳ１８２０序列号的读ＲＯＭ指令，以别离读取三个ＤＳ１８２０的序列号（每一块ＤＳ１８２０有仅有的序列号）；然后，ＰＩＣ１６Ｃ７３再宣布定位指令以挑选在线的ＤＳ１８２０并进行温度转化。此刻ＰＩＣ１６Ｃ７３的ＲＡ１脚应输出一个坚持２ｓ以上的高电平信号来使ＳＫ２１４导通，然后供给ＤＳ１８２０在总线供电下进行温度转化时所需的１ｍＡ电流。当温度转化完结后，ＰＩＣ１６Ｃ７３的ＲＡ２脚会发送ＤＳ１８２０的存储指令，然后完结温度信息数据的转化和读取。
１．２ 湿度检测电路
湿度信号的获取选用电容式湿敏传感器作为湿度检测器材。环境湿度与传感器电容成线性关系，所以可方便地将湿度转化成ＰＩＣ１６Ｃ７３能够承受的电信号，本例中选用ＥＬ７５５６来完结转化。ＥＬ７５５６由积分电路、基准电路、频率转化电路及频率—电压（Ｆ／Ｖ）转化电路等组成，积分电路及Ｒ１、Ｒ２、Ｃ１用于发生必定频率的脉冲信号并从５脚送至８脚。调理Ｒ２可对该脉冲信号频率进行调整，然后使湿度传感器的线性和灵敏度处于较好状况；基准电路和频率转化电路可将湿度传感器的电容改变转化成频率改变，再经频率—电压转化电路后从９脚输出与频率成线性的电压，然后经Ｃ３等滤波后送入ＰＩＣ１６Ｃ７３的ＲＡ０端，再进行Ａ／Ｄ转化以将其转化成数字信号。本例中的湿敏传感器为ＭＸＳ型电容式湿敏传感器，湿度为７６％ＲＨ时的电容值为５００ｐＦ，电容相对改变率为＋１．７ｐＦ／％。当湿度为０％～１００％ＲＨ时，９脚输出的相应信号频率为０～１０００Ｈｚ，精度为２％，Ｆ／Ｖ电路输出的电压为０～５Ｖ。调整时，可先设定湿度为５％ＲＨ，然后调理Ｒ２，使９脚输出１００ｍＶ电压即可。
１．３ 守时及操控驱动电路
守时首要用于提早预热仪器设备和守时语音提示等，该功用的完结由 单片机 来完结。时钟频率选用３２．７６８ｋＨｚ，该频率可使单片机作业在最小功耗状况并可简化分频、守时程序的编写。可选用看门狗电路来作为守时基准，看门狗每１８ｍｓ复位一次可确保时钟的精确及语音电路的播映操作。
操控驱动电路用于维护仪器。各个电磁阀的导通要有必定的时刻距离，本例中为２分钟。引荐的作业办法为：６：００电磁阀１导通，接通稳压电源；６０２今后每距离２分钟接通一个相应设备（应先发动理性及大功率设备）。这样，当８：００上班后即可确保有些需求预热１～２小时的仪器设备进入最佳作业状况，然后进步作业效率，确保计量检定的质量。电器驱动电路操控的设备首要包含空调机、风机、吸湿机、加湿机等，可别离选用过零型固态继电器来操控作业。为了便于扩展该设备的功用，体系应留有满意的扩展空间。因而，规划时可用ＰＩＣ１６Ｃ７３的ＲＡ３口作操控口，别的可外扩两片ＰＣＦ８５７４以作备用。该体系最多可操控１６个设备以满意不同需求。继电器选用沟通固态继电器，其内部选用光电阻隔办法，可有效地防止电磁搅扰。当 单片机 检测到温湿度信号超越设定值时，将从ＲＡ３口宣布操控信号，并经过光耦发生大于５ｍＡ的触发电流使固态继电器发动相应的电器作业，然后完结对相应设备的操控。规划时应留意各个电器不要一起发动避免冲击电网，这部分作业可由软件延时完结。固态继电器可挑选国产的Ｈ２２０Ｄ１５。
１．４ 语音电路
语音电路用于完结多种语音提示。可选用台湾Ｗｉｎｂａｎｄ公司出产的语音处理芯片Ｗ５１３０００。该器材除了支撑按键直接操控话筒和喇叭的随录随放功用和快速查找放音形式外，还具有完善的ＣＰＵ微处理器操控形式，并可用 单片机 操控它的一切功用。其首要供给的语音信息为：
（１）加湿器、吸湿器水箱的水满和缺水报警。这部分语音信号的触发由安装在水槽内的导电电极片完结；
（２）正午歇息和下班信息的提示；
（３）预定作业的提示，如可提示预先设置的作业计划组织等信息。
语音的录制等操作可由键盘和ＰＩＣ１６Ｃ７３完结。
１．５ 通讯和键盘显现电路
为了更好地完结与上位计算机之间的通讯和体系功用的扩展，该设备设有ＲＳ－２３２接口电路，通讯速率可由用户在１２００／２４００／４８００／９６００比特等４种中经过键盘按需挑选。
该体系的键盘设有１６个按键：０～９为１０个数字键；Ａ为设定功用挑选键，Ｂ为设定完结确认键，Ｃ为显现挑选键，Ｄ～Ｆ键则用于完结语音处理和通讯等功用。关于温湿度的显现，则可选用４位ＬＥＤ动态分时完结。
２ 软件规划
该体系软件可选用模块化规划办法，用汇编语言来完结。包含主程序、中止服务程序、温湿度检测程序、语音处理程序、守时驱动程序、显现子程序等。主程序以循环办法作业，首要完结中止初始化、键盘扫描、温湿度检测、语音处理及显现子程序的循环调用等功用。
２．１ 主程序规划
主程序是操控和办理的中心，首要完结在体系上电后进行守时器和中止处理操作的初始化。初始化首要完结对温湿度的设定和查看除守时器Ｔ０外的一切中止制止，一起断开各电器的电源。初始化完结后，体系将开端正常运转，并进行温湿度检测、键盘扫描及守时处理等操作，其软件流程如图２所示。
２．２ 温湿度处理子程序
温度传感器选用ＤＳ１８２０，其软件的编写相对简略，ＤＳ１８２０输入 单片机 的信号为９位数字信号，它不需求进行转化。这儿应留意的是，软件操控单片机向ＤＳ１８２０发送的复位脉冲必定要大于１ｍｓ，不然软件将无法正常运转。这首要与ＤＳ１８２０的写时刻有关，在用软件进行写０之后和写１之前，必须有８００μｓ的低脉冲，写１后再写１也是如此，不然将呈现数据写过错。
因为ＰＩＣ１６Ｃ７３内含Ａ／Ｄ转化器，因而，参阅电压可由软件设置为器材的正电源电压，一起由ＲＡ０引脚接入的模仿电压可经Ａ／Ｄ转化成数字信号。体系中的Ａ／Ｄ模块有３个寄存器别离为：Ａ／Ｄ转化成果寄存器（ＡＤＲＥＳ）、Ａ／Ｄ操控寄存器０（ＡＤＣＯＮ０）和Ａ／Ｄ操控寄存器１（ＡＤＣＯＮ１）。其间Ａ／Ｄ操控寄存器０用于操控Ａ／Ｄ模块的作业，寄存器的上电复位值是００Ｈ，未用位在履行读操作时为０，不能履行写操作，其它位均可读写。Ａ／Ｄ操控寄存器１则只用了０～２位，这３位是Ａ／Ｄ转化口装备位，经过这些位可将模仿口装备成不同的作业办法，包含模仿量输入输出、数字量输入输出以及参阅电压。
以ＲＡ０通道为例，其Ａ／Ｄ转化程序如下：
ＢＳＦ ＳＴＡＴＵＳ，ＲＰ０ ；挑选页面１
ＣＬＲＦ ＡＤＣＯＮ１ ；装备Ａ／Ｄ输入
ＢＳＦ ＰＩＥ１，ＡＤＩＥ ；使能Ａ／Ｄ中止
ＢＣＦ ＳＴＡＴＵＳ，ＲＰ０ ；挑选页面０
ＭＯＶＬＷ ０ＸＣ１ ；时钟、Ａ／Ｄ接通
ＭＯＶＷＦ ＡＤＣＯＮ０ ；
ＢＣＦ ＰＩＲ１，ＡＤＩＦ ；铲除Ａ／Ｄ中止标志
ＢＣＦ ＩＮＴＣＯＮ，ＰＥＩＥ ；使能外围功用
ＢＣＦ ＩＮＴＣＯＮ，ＧＩＥ ；使能一切中止
３ 结束语
本设备对需求温湿度实时操控的作业场合是十分必要的，而且具有较大的运用价值。因为选用了一线数字温度传感器ＤＳ１８２０来完结多点温度采样，所以可完结多点温度采样的集中操控。装备的ＲＳ－２３２接口可使多个这样的设备方便地与上位机（计算机）互联，以完结温湿度的测控。该设备现已成功地运用于程控机房中，作用较好。
来历；21ic
