基于多通道智能溫濕度巡檢儀的設計研究

陳凱++魏根寶

摘 要

本文介紹了一種可靠經濟的多通道溫濕度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)成本適宜，結構合理，適用于多點的測試場合。文中對該系統(tǒng)的各個組成部分進行概述，包括系統(tǒng)的軟、硬件設計、中央處理器的選擇等，側面指出該系統(tǒng)的可靠之處。

【關鍵詞】多通道 智能溫濕度巡檢儀 設計

1 智能溫濕度巡檢儀的硬、軟件的設計

1.1 硬件的設計

本次巡檢儀的設計以15個溫度測量通道及4個濕度測量通道為研究對象。依據(jù)干濕球法測量濕度的；理論可以得出，設計一個濕度測量通道，其實所設置了2個溫度測量通道，因此可以得出一共需要設置23個溫度測量通道，微處理器對于通道測量數(shù)據(jù)加以處理，運用多路選擇其加以通道替換。各個溫度測量通道都必須以模擬電阻信號從而轉為數(shù)字電壓信號，隨之以電壓數(shù)值算出溫濕度。電路功能簡圖如圖1所示。

1.2 軟件的設計

溫濕度巡檢儀由軟件和硬件兩個部分組合而成，如果把硬件看做骨架，那么軟件就是靈魂，只有配備優(yōu)異的軟件方可把硬件的性能發(fā)揮出來。在進行軟件設計時，運用對 ADuC834內部寄存器的操作，從而掌控由模擬信號轉換為數(shù)字信號的功能，從而實現(xiàn)溫濕度的傳輸和顯示。因C語言在結構、性能、可讀性等多個方面都比匯編語言具有優(yōu)勢，所以該程序運用C語言進行代碼的編寫工作。ADuC834對信號進行獲取及處理的工作，在進行軟件設計時采用結構化和模塊化的程序展開工作，該程序由主程序及多個子程序相互組合而成。該程序包含ADuC834的初始化及液晶顯示器的初始化，采用鍵盤進行子程序的讀取操作。

2 ADuC834中央處理器的選擇

根據(jù)巡檢儀器電路中所需的恒電流、轉換器及濾波放大電路的實際情況，為了避免巡檢儀器出現(xiàn)功能不易控制、體積過大的現(xiàn)象，在確保測量數(shù)據(jù)的準確性及響應速度的基礎上，選用極為精密的ADuC834當做該設備的中央處理系統(tǒng)。ADuC834是多種精密模擬功能的綜合，具備8052MCU的內核，存儲器采用62KB閃速程序及4KB的內存儲起，通常情況不用外部擴展存儲器，內部設有兩路恒電流以及兩個ADC輔助器。即使沒有外部放大器及濾波器，ADuC834依舊可以保障巡檢儀器可以正常的工作。ADuC834可以在外部的晶振之下進行工作，運用片內鎖相環(huán)生成的高頻時鐘，可編程時鐘分頻器輸送至片內的8052內核之中。片內8052是經過優(yōu)化的指令周期MCU。MCU在保證和8051指令系統(tǒng)相互兼容的基礎上，具備12.58MIPS的相關性能。

3 A/D轉換器的設置

ADuC834處理器具備緩沖器及內部緩沖器禁止的性能，其片內設有一個可編程的放大器及檢測寬動態(tài)的低頻濾波器。擁有緩沖性能就可以保證這部分電路對較高的內阻信號源進行處理，也可以為其增加模擬濾波器，從而減少儀器正常工作時的噪音和射頻干擾的情況。主通道的輸入設置為20mV—±2.56V這個區(qū)域之間共劃分8檔，正常工作時可以選擇任何一檔。該通道可以把傳感器接收的模擬電壓信號進行直接的轉換。A/D通道運用 Δ轉換技術達到對數(shù)據(jù)的更新。 Δ調節(jié)器可以把采樣所得的信號轉化為數(shù)字脈沖串，數(shù)字信息被脈沖串所包含，隨之采用編程低通濾波器實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的抽樣，從而獲期有效的編程數(shù)據(jù)實現(xiàn)轉換的效果。對于調制器信號流可以劃分為抽取禁止及抽取使用兩種操作辦法。 ADuC834內部的ADC信號鏈路可以進行斬波和非斬波兩種情況的操作。

3.1 ADC的默認工作狀態(tài)是當CHOP等于零之時，采用斬波模式

在斬波模式工作中，ADC擁有最為優(yōu)異的偏移性和失調性能，數(shù)據(jù)的更新數(shù)據(jù)的速率在5.35Hz—105.03Hz之間。SF是ADC的濾波器控制字，ADuC834內部組合成可以進行數(shù)字編程的濾波器，SF用來對ADC的濾波器因子進行設置，從而對ADC輸出數(shù)據(jù)的速率及斬波時間有很大的影響作用。表1為ADC轉換速率的設置情況。

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，其中所設置的SF最大值是255，最小值為13.如果所設置的數(shù)值比13小，濾波器就會自己默認13從而輸送至SF寄存器中。在斬波的狀態(tài)之下，ADC可以把模擬輸入信號一直變換，從而濾波器抽樣的結果得出或正或負偏移情況。隨后，濾波器在進行累加的時期，把所有數(shù)據(jù)累加及平均獲取新的輸出結果，寫入到ADC數(shù)據(jù)寄存器之中。在處于斬波模式中，如果SF的輸出范圍在13—255之間，那么表中就是輸出噪音與輸入范圍之間的數(shù)值情況，SF數(shù)值的設置和輸出情況在很大程度上影響整個著ADC輸出噪音的多少。

3.2 非斬波模式的設置

在ADC處在非斬波模式的工作狀態(tài)中，如果CHOP數(shù)值大于1，數(shù)據(jù)的更新速率控制在16.06Hz—1.365kHz這個數(shù)據(jù)之間。非斬波模式在工作時期具有導致漂移性能變換的缺點，如果必須對輸入范圍加以變更，就必須對數(shù)值進行新的校對。綜上所述，ADuC834內部的主ADC處在斬波模式進行工作時，其具有轉換精度高的優(yōu)點，但是其進行數(shù)據(jù)更新的速率比較慢。如果處于非斬波模式進行工作時，進行數(shù)據(jù)更新的速度達到最高，但是轉換精度的情況不好。本次研究以信號作為溫度量，為確保溫濕度巡檢儀器的精度值，可以在設置中采用斬波模式進行工作。

作者單位

安徽大氣探測技術保障中心 安徽省合肥市 230031endprint

摘 要

本文介紹了一種可靠經濟的多通道溫濕度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)成本適宜，結構合理，適用于多點的測試場合。文中對該系統(tǒng)的各個組成部分進行概述，包括系統(tǒng)的軟、硬件設計、中央處理器的選擇等，側面指出該系統(tǒng)的可靠之處。

【關鍵詞】多通道 智能溫濕度巡檢儀 設計

1 智能溫濕度巡檢儀的硬、軟件的設計

1.1 硬件的設計

本次巡檢儀的設計以15個溫度測量通道及4個濕度測量通道為研究對象。依據(jù)干濕球法測量濕度的；理論可以得出，設計一個濕度測量通道，其實所設置了2個溫度測量通道，因此可以得出一共需要設置23個溫度測量通道，微處理器對于通道測量數(shù)據(jù)加以處理，運用多路選擇其加以通道替換。各個溫度測量通道都必須以模擬電阻信號從而轉為數(shù)字電壓信號，隨之以電壓數(shù)值算出溫濕度。電路功能簡圖如圖1所示。

1.2 軟件的設計

溫濕度巡檢儀由軟件和硬件兩個部分組合而成，如果把硬件看做骨架，那么軟件就是靈魂，只有配備優(yōu)異的軟件方可把硬件的性能發(fā)揮出來。在進行軟件設計時，運用對 ADuC834內部寄存器的操作，從而掌控由模擬信號轉換為數(shù)字信號的功能，從而實現(xiàn)溫濕度的傳輸和顯示。因C語言在結構、性能、可讀性等多個方面都比匯編語言具有優(yōu)勢，所以該程序運用C語言進行代碼的編寫工作。ADuC834對信號進行獲取及處理的工作，在進行軟件設計時采用結構化和模塊化的程序展開工作，該程序由主程序及多個子程序相互組合而成。該程序包含ADuC834的初始化及液晶顯示器的初始化，采用鍵盤進行子程序的讀取操作。

2 ADuC834中央處理器的選擇

根據(jù)巡檢儀器電路中所需的恒電流、轉換器及濾波放大電路的實際情況，為了避免巡檢儀器出現(xiàn)功能不易控制、體積過大的現(xiàn)象，在確保測量數(shù)據(jù)的準確性及響應速度的基礎上，選用極為精密的ADuC834當做該設備的中央處理系統(tǒng)。ADuC834是多種精密模擬功能的綜合，具備8052MCU的內核，存儲器采用62KB閃速程序及4KB的內存儲起，通常情況不用外部擴展存儲器，內部設有兩路恒電流以及兩個ADC輔助器。即使沒有外部放大器及濾波器，ADuC834依舊可以保障巡檢儀器可以正常的工作。ADuC834可以在外部的晶振之下進行工作，運用片內鎖相環(huán)生成的高頻時鐘，可編程時鐘分頻器輸送至片內的8052內核之中。片內8052是經過優(yōu)化的指令周期MCU。MCU在保證和8051指令系統(tǒng)相互兼容的基礎上，具備12.58MIPS的相關性能。

3 A/D轉換器的設置

ADuC834處理器具備緩沖器及內部緩沖器禁止的性能，其片內設有一個可編程的放大器及檢測寬動態(tài)的低頻濾波器。擁有緩沖性能就可以保證這部分電路對較高的內阻信號源進行處理，也可以為其增加模擬濾波器，從而減少儀器正常工作時的噪音和射頻干擾的情況。主通道的輸入設置為20mV—±2.56V這個區(qū)域之間共劃分8檔，正常工作時可以選擇任何一檔。該通道可以把傳感器接收的模擬電壓信號進行直接的轉換。A/D通道運用 Δ轉換技術達到對數(shù)據(jù)的更新。 Δ調節(jié)器可以把采樣所得的信號轉化為數(shù)字脈沖串，數(shù)字信息被脈沖串所包含，隨之采用編程低通濾波器實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的抽樣，從而獲期有效的編程數(shù)據(jù)實現(xiàn)轉換的效果。對于調制器信號流可以劃分為抽取禁止及抽取使用兩種操作辦法。 ADuC834內部的ADC信號鏈路可以進行斬波和非斬波兩種情況的操作。

3.1 ADC的默認工作狀態(tài)是當CHOP等于零之時，采用斬波模式

在斬波模式工作中，ADC擁有最為優(yōu)異的偏移性和失調性能，數(shù)據(jù)的更新數(shù)據(jù)的速率在5.35Hz—105.03Hz之間。SF是ADC的濾波器控制字，ADuC834內部組合成可以進行數(shù)字編程的濾波器，SF用來對ADC的濾波器因子進行設置，從而對ADC輸出數(shù)據(jù)的速率及斬波時間有很大的影響作用。表1為ADC轉換速率的設置情況。

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，其中所設置的SF最大值是255，最小值為13.如果所設置的數(shù)值比13小，濾波器就會自己默認13從而輸送至SF寄存器中。在斬波的狀態(tài)之下，ADC可以把模擬輸入信號一直變換，從而濾波器抽樣的結果得出或正或負偏移情況。隨后，濾波器在進行累加的時期，把所有數(shù)據(jù)累加及平均獲取新的輸出結果，寫入到ADC數(shù)據(jù)寄存器之中。在處于斬波模式中，如果SF的輸出范圍在13—255之間，那么表中就是輸出噪音與輸入范圍之間的數(shù)值情況，SF數(shù)值的設置和輸出情況在很大程度上影響整個著ADC輸出噪音的多少。

3.2 非斬波模式的設置

在ADC處在非斬波模式的工作狀態(tài)中，如果CHOP數(shù)值大于1，數(shù)據(jù)的更新速率控制在16.06Hz—1.365kHz這個數(shù)據(jù)之間。非斬波模式在工作時期具有導致漂移性能變換的缺點，如果必須對輸入范圍加以變更，就必須對數(shù)值進行新的校對。綜上所述，ADuC834內部的主ADC處在斬波模式進行工作時，其具有轉換精度高的優(yōu)點，但是其進行數(shù)據(jù)更新的速率比較慢。如果處于非斬波模式進行工作時，進行數(shù)據(jù)更新的速度達到最高，但是轉換精度的情況不好。本次研究以信號作為溫度量，為確保溫濕度巡檢儀器的精度值，可以在設置中采用斬波模式進行工作。

作者單位

安徽大氣探測技術保障中心 安徽省合肥市 230031endprint

摘 要

本文介紹了一種可靠經濟的多通道溫濕度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)成本適宜，結構合理，適用于多點的測試場合。文中對該系統(tǒng)的各個組成部分進行概述，包括系統(tǒng)的軟、硬件設計、中央處理器的選擇等，側面指出該系統(tǒng)的可靠之處。

【關鍵詞】多通道 智能溫濕度巡檢儀 設計

1 智能溫濕度巡檢儀的硬、軟件的設計

1.1 硬件的設計

本次巡檢儀的設計以15個溫度測量通道及4個濕度測量通道為研究對象。依據(jù)干濕球法測量濕度的；理論可以得出，設計一個濕度測量通道，其實所設置了2個溫度測量通道，因此可以得出一共需要設置23個溫度測量通道，微處理器對于通道測量數(shù)據(jù)加以處理，運用多路選擇其加以通道替換。各個溫度測量通道都必須以模擬電阻信號從而轉為數(shù)字電壓信號，隨之以電壓數(shù)值算出溫濕度。電路功能簡圖如圖1所示。

1.2 軟件的設計

溫濕度巡檢儀由軟件和硬件兩個部分組合而成，如果把硬件看做骨架，那么軟件就是靈魂，只有配備優(yōu)異的軟件方可把硬件的性能發(fā)揮出來。在進行軟件設計時，運用對 ADuC834內部寄存器的操作，從而掌控由模擬信號轉換為數(shù)字信號的功能，從而實現(xiàn)溫濕度的傳輸和顯示。因C語言在結構、性能、可讀性等多個方面都比匯編語言具有優(yōu)勢，所以該程序運用C語言進行代碼的編寫工作。ADuC834對信號進行獲取及處理的工作，在進行軟件設計時采用結構化和模塊化的程序展開工作，該程序由主程序及多個子程序相互組合而成。該程序包含ADuC834的初始化及液晶顯示器的初始化，采用鍵盤進行子程序的讀取操作。

2 ADuC834中央處理器的選擇

根據(jù)巡檢儀器電路中所需的恒電流、轉換器及濾波放大電路的實際情況，為了避免巡檢儀器出現(xiàn)功能不易控制、體積過大的現(xiàn)象，在確保測量數(shù)據(jù)的準確性及響應速度的基礎上，選用極為精密的ADuC834當做該設備的中央處理系統(tǒng)。ADuC834是多種精密模擬功能的綜合，具備8052MCU的內核，存儲器采用62KB閃速程序及4KB的內存儲起，通常情況不用外部擴展存儲器，內部設有兩路恒電流以及兩個ADC輔助器。即使沒有外部放大器及濾波器，ADuC834依舊可以保障巡檢儀器可以正常的工作。ADuC834可以在外部的晶振之下進行工作，運用片內鎖相環(huán)生成的高頻時鐘，可編程時鐘分頻器輸送至片內的8052內核之中。片內8052是經過優(yōu)化的指令周期MCU。MCU在保證和8051指令系統(tǒng)相互兼容的基礎上，具備12.58MIPS的相關性能。

3 A/D轉換器的設置

ADuC834處理器具備緩沖器及內部緩沖器禁止的性能，其片內設有一個可編程的放大器及檢測寬動態(tài)的低頻濾波器。擁有緩沖性能就可以保證這部分電路對較高的內阻信號源進行處理，也可以為其增加模擬濾波器，從而減少儀器正常工作時的噪音和射頻干擾的情況。主通道的輸入設置為20mV—±2.56V這個區(qū)域之間共劃分8檔，正常工作時可以選擇任何一檔。該通道可以把傳感器接收的模擬電壓信號進行直接的轉換。A/D通道運用 Δ轉換技術達到對數(shù)據(jù)的更新。 Δ調節(jié)器可以把采樣所得的信號轉化為數(shù)字脈沖串，數(shù)字信息被脈沖串所包含，隨之采用編程低通濾波器實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的抽樣，從而獲期有效的編程數(shù)據(jù)實現(xiàn)轉換的效果。對于調制器信號流可以劃分為抽取禁止及抽取使用兩種操作辦法。 ADuC834內部的ADC信號鏈路可以進行斬波和非斬波兩種情況的操作。

3.1 ADC的默認工作狀態(tài)是當CHOP等于零之時，采用斬波模式

在斬波模式工作中，ADC擁有最為優(yōu)異的偏移性和失調性能，數(shù)據(jù)的更新數(shù)據(jù)的速率在5.35Hz—105.03Hz之間。SF是ADC的濾波器控制字，ADuC834內部組合成可以進行數(shù)字編程的濾波器，SF用來對ADC的濾波器因子進行設置，從而對ADC輸出數(shù)據(jù)的速率及斬波時間有很大的影響作用。表1為ADC轉換速率的設置情況。

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，其中所設置的SF最大值是255，最小值為13.如果所設置的數(shù)值比13小，濾波器就會自己默認13從而輸送至SF寄存器中。在斬波的狀態(tài)之下，ADC可以把模擬輸入信號一直變換，從而濾波器抽樣的結果得出或正或負偏移情況。隨后，濾波器在進行累加的時期，把所有數(shù)據(jù)累加及平均獲取新的輸出結果，寫入到ADC數(shù)據(jù)寄存器之中。在處于斬波模式中，如果SF的輸出范圍在13—255之間，那么表中就是輸出噪音與輸入范圍之間的數(shù)值情況，SF數(shù)值的設置和輸出情況在很大程度上影響整個著ADC輸出噪音的多少。

3.2 非斬波模式的設置

在ADC處在非斬波模式的工作狀態(tài)中，如果CHOP數(shù)值大于1，數(shù)據(jù)的更新速率控制在16.06Hz—1.365kHz這個數(shù)據(jù)之間。非斬波模式在工作時期具有導致漂移性能變換的缺點，如果必須對輸入范圍加以變更，就必須對數(shù)值進行新的校對。綜上所述，ADuC834內部的主ADC處在斬波模式進行工作時，其具有轉換精度高的優(yōu)點，但是其進行數(shù)據(jù)更新的速率比較慢。如果處于非斬波模式進行工作時，進行數(shù)據(jù)更新的速度達到最高，但是轉換精度的情況不好。本次研究以信號作為溫度量，為確保溫濕度巡檢儀器的精度值，可以在設置中采用斬波模式進行工作。

作者單位

安徽大氣探測技術保障中心 安徽省合肥市 230031endprint