原创 粮仓温湿度控制系统设计

粮仓温、湿度控制系统设计<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

指标要求：

1、温度控制在<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />20℃以下；

2、湿度控制在30%RH以下；

3、有温、湿度显示。

设计要求：

1、              选择合适的传感器，要说明选择理由。

2、              叙述传感器的工作原理。

3、              选择信号处理电路，并说明其工作原理。

设计方案：

关键词: MAX7219  8051   TC534   温度集成传感器LM35AH 湿敏传感器HS15     光电耦合器

设计流程如下：

一、电源电路设计

（1） 电路图

（2） 该电路的功能介绍

二、温度传感器的原理及其选择

三、湿度传感器的原理及其选择

四、主要芯片的功能介绍

五、温湿度处理显示系统的设计

（1）电路图

（2）功能及其说明

六、单片机温湿度控制电路的设计

七、外围电路的设计

（一）湿度数据采集电路

（1）电路图

（2）该电路的功能介绍

（二）温度数据采集电路

（1）电路图

（2）该电路的功能介绍

八、电路的调试

具体设计过程为：

一、    电源电路设计

（1）电路图

<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />

（2）该电路的功能简要介绍：

   由变压器T变压输出交流电压到桥式整流块经滤波到LM7805、LM7812稳压得到正12伏和正5伏电压。

二、    温度传感器的原理及其选择

(一)、热电偶测温的应用原理
  热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：
 ①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
  ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。
   ③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
   1．热电偶测温基本原理
    将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。
    2．热电偶的种类及结构形成
         （1）热电偶的种类
         常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶
我国从1988年起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
          ( 2 )热电偶的结构形式 为了保证热电偶可靠、稳定地工作，                     对它的结构要求如下：
         ① 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；
         ② 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；
          ③ 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；
          ④ 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
   3．热电偶冷端的温度补偿
      由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵 金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷 端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。

(二) 热电阻的应用原理
    热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。
    1．热电阻测温原理及材料
        热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。
    2．热电阻的结构
        （1）精通型热电阻
           从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制
        （2）铠装热电阻
           铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。
        （3）端面热电阻
           端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面，其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。
        （4）隔爆型热电阻
           隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发

生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。
    3．热电阻测温系统的组成
         热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点：
        ①热电阻和显示仪表的分度号必须一致
        ②为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法

(三)、各种温度传感器的测量范围和优缺点
S 型热电偶：

铂铑10-铂热电偶
温度范围 0～1600℃
旧分度号 LB-3
优点
1.耐热性、安定性、再现性良好及较优越的精确度。
3.耐氧化、耐腐浊性良好
3.可以做为标准使用。
缺点
1.热电动势值小。
2.在还元性气体环境较脆弱。(特别是氢、金属蒸气)
3.补偿导线误差大。
4.价格高昂。

R 型热电偶：
铂铑13-铂 热电偶
温度范围 0～1600℃
优点
1.耐热性、安定性、再现性良好及较优越的精确度。
3.耐氧化、耐腐浊性良好
3.可以做为标准使用。
缺点
1.热电动势值小。
2.在还元性气体环境较脆弱。(特别是氢、金属蒸气)
3.补偿导线误差大。
4.价格高昂。

B 型热电偶：
铂铑30-铂铑6 热电偶
温度范围 600～1800℃
旧分度号 LL-2
自由端在0～50℃内可以不用补偿导线
优点
1.适用1000℃以上至1800℃。
2.在常温环境下热电动势非常小，不需补偿导线
3.耐氧化、耐腐浊性良好。
4.耐热性与机械强度较R型优良。
缺点
1.在中低温域之热电动势极小，600℃以下测定温度不准确。
2.热电动势值小。
3.热电动势之直线性不佳。
4.价格高昂。

K 型热电偶：
镍铬-镍硅 热电偶
镍铬-镍铝 热电偶
温度范围 -200～1300℃
优点:
1.热电动势之直线性良好
2.1000℃以下耐氧化性良好。
3.在金属热电偶中安定性属良好。
缺点:
1.不适用于还元性气体环境，特别是一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等气体。
2.热电动势与贵金属热电偶相比较经时变化较大。
3.受短范围排序之影响会产生误差。

N 型热电偶：
镍铬硅--镍硅 热电偶
温度范围 -270～1300℃
优点:
1.热电动势之直线性良好。
2.1200℃以下耐氧化性良好。
3.为K型之改良型，受Green Rot之影响较小，耐热温度较K型高。
缺点:
1.不适用于还元性气体环境
2.热电动势与贵金属热电偶相比较经时变化较大.

E 型热电偶：
镍铬硅--康铜 热电偶
温度范围 -270～1000℃
优点:
1.现有热电偶中感度最佳者
2.与J热电偶相比耐热性良好。
3.两脚不具磁性。
4.适于氧化性气体环境。
5.价格低廉
缺点:
1.不适用于还元性气体环境
2.稍具履历现象。

J 型热电偶：
铁--康铜 热电偶
温度范围 -210～1200℃
优点:
1.可使用于还元性气体环境
2.热电动势较K热电偶大20%。
3.价格较便宜，适用于中温区域。
缺点:
1.(＋)脚易生锈。
2.再现性不佳

T 型热电偶：
铜--康铜 热电偶
温度范围 -270～400℃
优点:
1.热电动势之直线性良好。
2.低温之特性良好
3.再现性良好、高精度。
4.可使用于还元性气体环境。
缺点:
1.使用温度限度低。
2.(＋)脚之铜易氧化。
3. 热传导误差大。

★☆★注意★☆★
热电偶自由端温度为0℃
由热电偶测温原理知道，只今当热电偶冷端温度保持不变时，热电动势才是被测温度的单位函数。在实际应用时，由于热电偶的冷端离热端很近，冷瑞又暴露在空间，容易受到周围环境温度变化的影响，因而冲端温度难以保持恒定。为此必须进行冷端温度补偿处理。

PT100 型热电阻：
铂电阻
温度范围 -200～850℃
金属铂材料的优点是化学稳定性好、能耐高温，容易制得纯铂，又因其电阻率p(Ω?mm2／m)大，可用较少材料制成电阻，此外其测温范围大。它的缺点是：在还原介质中，特别是在高温下很容易被从氧化物中还原出来的蒸汽所沾污，使铂丝变脆，并改变电阻与温度之间的关系。

CU50 型热电阻：
铜电阻
温度范围 -50～150℃
铜热电阻的价格便宜，线件度好，工业上在-50--+150℃范围内使用较多。铜热电阻怕潮湿，易被腐蚀，熔点亦低

（四）温度集成传感器；动作能量较低，动态响应快，自身发热量小，能在高温低温条件内工作，而且受外界温度变化小，市面价格居中。

方案比较:综合考虑灵敏,高效,经济等因素,选取温度集成传感器LM35AH作为本次设计用的温度传感器

三、湿度传感器的原理及其选择

湿度传感器原理
一.大气的湿度及露点
[1].绝对湿度和相对湿度
地球表面的大气层是由78%的氮气、21%的氧气和一小部分二氧化碳、水汽以及其他一些惰性气体混合而成的。由于地面上的水和动植物会发生水份蒸发现象，因而地面上不断地在生成水份，使大气中含有水汽的量在不停地变化。由于水份的蒸发及凝结的过程总是伴随着吸热和放热，因此大气中的水汽的多少不但会影响大气的湿度，而且使空气出现潮湿或干燥现象。大气的干湿程度，通常是用大气中水汽的密度来表示的。即每1m3大气所含水汽的克数来表示，它称为大气的绝对湿度。
要想直接测量出大气的水汽密度，方法比较复杂。而理论计算表明，在一般的气温条件下，大气的水汽密度，与大气中水汽的压强数值十分接近。所以大气的水汽密度又可以规定为大气中所含水汽的压强，又把它称为大气的绝对湿度，用符号D表示，常用的单位是mmHg
在许多与大气的湿度有关的现象里，如农作物的生长绵纱的断头以及人们的感觉等等，都与大气的绝对湿度没有直接的关系，主要与大气中的水汽离饱和状态的远近程度有关。因此通常把大气的绝对湿度跟当时气温下饱和水汽压的百分偶称为大气的相对湿度.
露点:

降低温度可以使未饱和水汽变成饱和水汽。露点就是指使大气中原来所含有的未饱和水汽变成饱和水汽所必须降低的温度。因此只要能测出露点，就可以通过一些数据表查得当时大气的绝对湿度。
二.湿敏传感器的分类
水是一种极强的电解质。水分子有较大的电偶极矩，在氢原子附近有极大的正电场，因而它有很大的电子亲和力，使得水分子易吸附在固体表面并渗透到固体内部。利用水分子这一特性制成的湿度传感器称为水分子亲和力型传感器。而把与水分子亲和力无关的湿度传感器称为非水分子亲和力型传感器。在现代工业上使用的湿度传感器大多是水分子亲和力型传感器，它们将湿度的变化转换为阻抗或电容值的变化后输出传感器的分类及感湿特点
湿度传感器，分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。
国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度，需要在这方面作深入的了解。湿度传感器具有如下特点：
  2.1 精度和长期稳定性
  湿度传感器的精度应达到±2%~±5%RH，达不到这个水平很难作为计量器具使用，湿度传感器要达到±2%~±3%RH 的精度是比较困难的，通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净的气体中测量的。在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质量的头等问题，年漂移量控制在1%RH水平的产品很少，一般都在±2%左右，甚至更高。
  2.2 湿度传感器的温度系数
  湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般在0.2~0.8%RH/ ℃范围内，而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下，其温度系数又有差别。温漂非线性，这需要在电路上加温度补偿式。采用单片机软件补偿，或无温度补偿的湿度传感器是保证不了全温范围的精度的，湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿不出较好的效果，只有采用硬件温度跟随性补偿才会获得真实的补偿效果。湿度传感器工作的温度范围也是重要参数。多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作。
2.3湿度传感器的供电

金属氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化锂等湿敏材料施加直流电压时，会导致性能变化，甚至失效，所以这类湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的交流电压。必须是交流电供电。
2.4 湿度校正
校正湿度要比校正温度困难得多。温度标定往往用一根标准温度计作标准即可，而湿度的标定标准较难实现，干湿球温度计和一些常见的指针式湿度计是不能用来作标定的，精度无法保证，因其要求环境条件非常严格，一般情况，（最好在湿度环境适合的条件下）在缺乏完善的检定设备时，通常用简单的饱和盐溶液检定法，并测量其温度。
2.5 电容式湿敏元件的优点在于响应速度快、体积小、线性度好、较稳定.电容式湿敏元件抗腐蚀能力也较欠缺，往往对环境的洁净度要求较高，有的产品还存在光照失效、静电失效等现象，金属氧化物为陶瓷湿敏电阻，具有湿敏电容相同的优点，但尘埃环境下，陶瓷细孔被封堵元件就会失效，往往采用通电除尘的方法来处理，但效果不够理想，且在易燃易爆环境下不能使用，氧化铝感湿材料无法克服其表面结构"天然老化"的弱点，阻抗不稳定，金属氧物陶瓷湿敏电阻也同样存在长期稳定性差的弱点。
氯化锂湿敏电阻，具有最突出的优点是长期稳定性极强，因此通过严格的工艺制作，制成的仪表和传感器产品可以达到较高的精度，稳定性强是产品具备良好的线性度、精密度及一致性，是长期使用寿命的可靠保证。

 综上所叙述:综合考虑灵敏,高效,经济等因素,选取湿度集成传感器HS15作为本次设计用的湿度传感器

四、主要芯片的功能介绍

（1）MAX7219

外部脚分布为：

其内部结构为：

MAX7219用法
1.数据定义:
    | D15 D14 D13 D12 | D11 D10 D09 D08 | D07 D06 D05 D04 D03 D02 D01 D00 |
       *   *   *   *        [地址]                   [数据]

2. 时序图:
           CP0        CP1       ...      ...      CP14       CP15
           ____     ____      ____      ____      ____      ____     
CLK:  ____|    |____|    |____|    |____|    |____|    |____|    |_________

          D15        D14      .....     .....     D01        D00
DIN:  __=======____=======___=======___=======___=======___======__________
    
   ____                                                          __________
LOAD: |__________________________________________________________|

3. 寄存器地址定义:
    寄存器:                地址:        16进制    
   REGISTER       D15-D12   D11  D10  D09  D08      HEX
   NO-OP 非操作         * * * *   0    0    0    0       0x0
   DIGIT0 数码管0       * * * *   0    0    0    1       0x1
   DIGIT1 数码管1       * * * *   0    0    1    0       0x2
   DIGIT2 数码管2       * * * *   0    0    1    1       0x3
   DIGIT3 数码管3       * * * *   0    1    0    0       0x4
   DIGIT4 数码管4       * * * *   0    1    0    1       0x5
   DIGIT5 数码管5       * * * *   0    1    1    0       0x6
   DIGIT6 数码管6       * * * *   0    1    1    1       0x7
   DIGIT7 数码管7       * * * *   1    0    0    0       0x8
   译码方式        * * * *   1    0    0    1       0x9
   亮度控制             * * * *   1    0    1    0       0xA
   扫描范围             * * * *   1    0    1    1       0xB
   停机方式             * * * *   1    1    0    0       0xC
   显示测试             * * * *   1    1    0    1       0xD

（3） TC534外部脚的分布为：   

TC534内部结构为：

（3）8051

     8051为我们常用的40引脚MCU,其结构功能在此处省略.

五、温湿度信号处理显示系统的设计

（1）电路图

（2）功能及其说明：

如上图所显示，TC534的E/O/C/端接单片机8051的I/N/T/0/端，将8051设置成沿触发中断方式，可使8051在TC534每次转换完毕后均进入中断服务子程序，并读取一次转换结果，通过P2.0—P2.5口的位操作来实现TC534的读写控制及其通道选择。根据TC534的时序要求，在对TC534进行初始化时，要求先将8051的P2.0设置为低电平，从P2.1逐位向TC534送入初始化数据，每送一位，P2.3就产生一个上升沿，直到8位数据全部送入TC534中，才把P2.0置为搞电平.

8051的RXD,R\D\,P1.7分别接MAX7219的CLK ,DIN,LOAD引脚.

初始化流程图为：

由于TC534输出的转换数据为二进制数,因此需要利用8051单片机把二进制数转换为BCD码,再通过MAX7219驱动四位 LED显示出来.其中在调试过程中，如果单片机出现死循环，可以按复位键S1进行复位，重新进行调试。

六、单片机温湿度控制电路的设计

（1）电路图

（2）功能及其说明：

    由单片机的P1.0、P1.1口分别接到U4、U5的A IN1、A IN2来控制粮仓的温湿度。当P1.0输出高电平时，光电耦合器U4导通，利用光电耦合器弱电控制强电原理，可以使上面电路形成回路，排风扇开始工作，对室内进行抽湿；反之，风扇不工作。当P1.1口输出高电平时，光电耦合器U5导通，利用光电耦合器弱电控制强电原理，可以使下面电路形成回路，制冷机开始工作，对室内进行制冷；反之不对其进行制冷。

七、外围电路的设计

（一）湿度数据采集电路

（1）电路图

（2）该电路的功能介绍：

     电路中的湿敏传感器HS15，是将湿度变化作为作为直流电压变化取出。湿度传感器HS15的偏置电压采用50HZ的市电电源，也可以采用几百赫兹的高频电源。在此电路中的湿度传感器HS15施加的是50HZ的市电电源，当湿度变化时，对应于相应的阻值产生变化，这种变化以交流电压的形式加到运算放大器U1A的反向输入端，由此进行对数压缩。UA1输出信号通过U2A进行全波整流变成直流电压信号，再通过U2B的放大及电平调节，输出信号。这种传感器在湿度较低时阻抗非常大，可以高达几十兆欧，因此输入 级经常采用FET输入型运算放大器。在对信号进行处理时，此处采用对数压缩，变换为等间隔的输出。输出信号UO接到模数转换器TC534标号为S1+，S1-，即TC534的模拟信号输入的第二通道CH2+，CH2-，进行处理。

（二）温度数据采集电路

（1）电路图

（2）该电路的功能介绍

     上图采用LM35AH构成温度模拟数据采集电路，电路中的RP用于设定温度相应的电压，通过运放LM393AH将信号放大，输出到TC534标号为W1+，W1-两端，即TC534八通道中的第一通道CH1+，CH1-，进行模数转换处理。图中的LED1用于显示湿度传感器输出信号的大小，当UN>UP时,则LM393AH输出高电平,,LED1变暗.反之,LED1亮度增强.

八、电路的调试

对MAX7219的调试：MAX7219的18脚和19脚外接R2与R1给数码管基准电流。R1选在10K与20K之间。C1可选103或者104，如果够稳定，有时候不加也可以。减小R1可以增加显示的稳定性，不过会使数码管变暗。

//TC534 ASM Program

//For 51 MCU

//Designed by 七叶松

初始化程序清单：

ORG  0000H    

   AJMP START

   ORG  0003H

   AJMP SAMPLE  ；转采样中断程序  

   ORG  000BH    

   AJMP

   ORG  0013H

   AJMP

START:  MOV  TMOD,#01H ；置定时器0为工作方式1                               

   MOV  TH0,#3CH

数据8次采样流程图程序程序清单：  

数据8次采样程序清单：  

SAMPLE: SETB 00H  ；设置标志位 

   MOV  DPTR,#0F00H  ；设置通道初值

   MOV  R6,#02H ；设置通道数为2

   MOV  R7,#08H ；设置采样次数为8

MOV R0,#40H ；设置数据区首址                

TRAN_S: MOVX @DPTR,A ；启动A/D转换程序流程图

WAIT:   JB 00H,WAIT  ；标志位为1等待A/D转换完成中断

SETB 00H  ；置标志位

   INC  DPTR ；通道号加1

   INC  R0

   INC  R0 ；42H为下一通道采样数据存放首址

   DJNZ R6,#TRAN_S ；2个通道采样未完，继续采样

   MOV  DPTR,#0F00H  ；2个通道采样结束，重置通道初值

   INC  R0 ；修改采样数据存放地址

   DJNZ R7,TRAN_S ；未完成8次采样，继续

MOV A，R3  ；数据处理程序 

 //*****************************************************//

   即将TC534传来的二进制数转换为BCD编码，由于待转换的二 制数不大于255，因此利用字节除法来实现

//*****************************************************//

   MOV B，#100

   DIV AB   ；商是BCD编码的百位，余数是BCD编码的十位和个位

MOV R2，A  ；保存BCD码的百位。

MOV A，B   ；余数送A。

MOV B，#10

DIV AB   ；商是BCD码的十位，余数是BCD的个位。

SWAP A   ；A中高低4位字节翻转

ORL A，B

MOV R3，A   ；保存转换的结果。

     RETI   ；中断返回

MOV TL0,#0B0H  ；记数器初值设定

   MOV  30H,#08H  ；置计数初值

   SETB IT0  ；中断请求信号为脉冲方式               

   SETB EX0  ；外部中断0中断允许

   SETB ET0  ；定时器0中断允许           

   SETB EA ；开中断

   SETB TR0  ；启动定时器

HERE:   AJMP HERE ；等待中断

TC534A/D转换程序清单：

ORG  0000H

   AJMP START

   ORG  0003H

   AJMP SAMPLE  ；转至数据采样程序

START:  MOV  DPTR,#0000H  ；建立TC534的地址

   MOV  R0,#40H ；设置数据存储初址

   SETB EX0  ；允许外部中断0

   SETB IT0  ；设置外部中断0请求信号方式为脉冲方式

   SETB EA ；中断允许

   MOVX @DPTR,A ；启动A/D转换

HERE:   AJMP HERE ；等待中断

中断服务程序清单：

SAMPLE: CLR  EA ；关中断

   MOV  DPTR,#0002H    

   MOVX A,@DPTR ；读A/D转换数据的高8位

   MOV  @R0,A   ；保存数据

   INC  R0

   INC  DPTR           

   MOVX A,@DPTR ；读A/D转换数据的低4位

   SETB EA ；开中断

   RETI

max7219 C语言驱动程序

//max7219 led drive program
//for 51 mcu
//designed by 七叶松
//2007-12-27 14:42

/*******************************************************/

＃include <reg51.h>
#define uchar unsigned char

/*MAX7219寄存器功能说明**********************************/
#define shutdown 0x0c //0  关闭  1  开启
#define decodemode 0x09 //0  ndecode all
       //1  decode 0
          //0f decode 0-3
       //ff decode all
#define intensity 0x0a //亮度控制寄存器 0-f
/*显示位控制寄存器***************************************/
/*0-第一位  1-第一、二位  ......7-全显示*****************/
#define scanlimit 0x0b 

#define testreg  0x0f //测试模式 0 普通模式  1显示测试模式
#define dataaddr 0x01 //显示基址
 
/********************************************************/
#define set_0(X) X=0
#define set_1(X) X=1

Sbit clk="P1"^0;
sbit load cs="P1"^1;
sbit din="P1"^2;

void initial()
{
 set_0(clk);
 set_0(load_cs);
 set_0(din);
}

void max7219_data_send(uchar addr,uchar data_send)
{
 uchar i,a;
 set_0(load_cs);
 for(i=0;i<4;i++)
 { 
  set_0(clk);
  set_1(clk);  
 }

 addr=addr<<4;
 for(i=0;i<4;i++)
 {
  set_0(clk);
  a=addr&0x80;
  if(a) set_1(din);
  else set_0(din);
  addr=addr<<1;
  set_1(clk);
  
 }
 for(i=0;i<8;i++)
 {
  set_0(clk);
  a=data_send&0x80;
  if(a) set_1(din);
  else set_0(din);
  data_send=data_send<<1;
  set_1(clk); 
 }
 set_1(load_cs);
}

void main()
{
 uchar i; 
 initial(); 
 max7219_data_send(decodemode,0x0ff);
 max7219_data_send(intensity,0x0f);
 max7219_data_send(scanlimit,0x07);
 max7219_data_send(shutdown,0x01); 
 max7219_data_send(testreg,0x00);
 for(i=0;i<8;i++)         //显示0-7
 {
  max7219_data_send(dataaddr+i,i);
 }
 while(1);

}

沙占友，《智能传感器的应用》，机械工业出版社；2001

何希才编著，传感器及其应用，北京；国防工业出版社，2001

黄贤武等主编，传感器实际应用电路设计技术，成都；电子科技大学出版社，1997

刘迎春等编著，现代新型传感器原理与应用，北京，国防工业出版社

粮仓温、湿度控制系统设计

指标要求：

1、温度控制在20℃以下；

2、湿度控制在30%RH以下；

3、有温、湿度显示。

设计要求：

1、              选择合适的传感器，要说明选择理由。

2、              叙述传感器的工作原理。

3、              选择信号处理电路，并说明其工作原理。

设计方案：

关键词: MAX7219  8051   TC534   温度集成传感器LM35AH 湿敏传感器HS15     光电耦合器

设计流程如下：

一、电源电路设计

（1） 电路图

（2） 该电路的功能介绍

二、温度传感器的原理及其选择

三、湿度传感器的原理及其选择

四、主要芯片的功能介绍

五、温湿度处理显示系统的设计

（1）电路图

（2）功能及其说明

六、单片机温湿度控制电路的设计

七、外围电路的设计

（一）湿度数据采集电路

（1）电路图

（2）该电路的功能介绍

（二）温度数据采集电路

（1）电路图

（2）该电路的功能介绍

八、电路的调试

具体设计过程为：

一、    电源电路设计

（1）电路图

（2）该电路的功能简要介绍：

   由变压器T变压输出交流电压到桥式整流块经滤波到LM7805、LM7812稳压得到正12伏和正5伏电压。

二、    温度传感器的原理及其选择

(一)、热电偶测温的应用原理
  热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：
 ①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
  ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。
   ③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
   1．热电偶测温基本原理
    将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。
    2．热电偶的种类及结构形成
         （1）热电偶的种类
         常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶
我国从1988年起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
          ( 2 )热电偶的结构形式 为了保证热电偶可靠、稳定地工作，                     对它的结构要求如下：
         ① 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；
         ② 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；
          ③ 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；
          ④ 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
   3．热电偶冷端的温度补偿
      由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵 金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷 端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。

(二) 热电阻的应用原理
    热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。
    1．热电阻测温原理及材料
        热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。
    2．热电阻的结构
        （1）精通型热电阻
           从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制
        （2）铠装热电阻
           铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。
        （3）端面热电阻
           端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面，其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。
        （4）隔爆型热电阻
           隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发

生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。
    3．热电阻测温系统的组成
         热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点：
        ①热电阻和显示仪表的分度号必须一致
        ②为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法

(三)、各种温度传感器的测量范围和优缺点
S 型热电偶：

铂铑10-铂热电偶
温度范围 0～1600℃
旧分度号 LB-3
优点
1.耐热性、安定性、再现性良好及较优越的精确度。
3.耐氧化、耐腐浊性良好
3.可以做为标准使用。
缺点
1.热电动势值小。
2.在还元性气体环境较脆弱。(特别是氢、金属蒸气)
3.补偿导线误差大。
4.价格高昂。

R 型热电偶：
铂铑13-铂 热电偶
温度范围 0～1600℃
优点
1.耐热性、安定性、再现性良好及较优越的精确度。
3.耐氧化、耐腐浊性良好
3.可以做为标准使用。
缺点
1.热电动势值小。
2.在还元性气体环境较脆弱。(特别是氢、金属蒸气)
3.补偿导线误差大。
4.价格高昂。

B 型热电偶：
铂铑30-铂铑6 热电偶
温度范围 600～1800℃
旧分度号 LL-2
自由端在0～50℃内可以不用补偿导线
优点
1.适用1000℃以上至1800℃。
2.在常温环境下热电动势非常小，不需补偿导线
3.耐氧化、耐腐浊性良好。
4.耐热性与机械强度较R型优良。
缺点
1.在中低温域之热电动势极小，600℃以下测定温度不准确。
2.热电动势值小。
3.热电动势之直线性不佳。
4.价格高昂。

K 型热电偶：
镍铬-镍硅 热电偶
镍铬-镍铝 热电偶
温度范围 -200～1300℃
优点:
1.热电动势之直线性良好
2.1000℃以下耐氧化性良好。
3.在金属热电偶中安定性属良好。
缺点:
1.不适用于还元性气体环境，特别是一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等气体。
2.热电动势与贵金属热电偶相比较经时变化较大。
3.受短范围排序之影响会产生误差。

N 型热电偶：
镍铬硅--镍硅 热电偶
温度范围 -270～1300℃
优点:
1.热电动势之直线性良好。
2.1200℃以下耐氧化性良好。
3.为K型之改良型，受Green Rot之影响较小，耐热温度较K型高。
缺点:
1.不适用于还元性气体环境
2.热电动势与贵金属热电偶相比较经时变化较大.

E 型热电偶：
镍铬硅--康铜 热电偶
温度范围 -270～1000℃
优点:
1.现有热电偶中感度最佳者
2.与J热电偶相比耐热性良好。
3.两脚不具磁性。
4.适于氧化性气体环境。
5.价格低廉
缺点:
1.不适用于还元性气体环境
2.稍具履历现象。

J 型热电偶：
铁--康铜 热电偶
温度范围 -210～1200℃
优点:
1.可使用于还元性气体环境
2.热电动势较K热电偶大20%。
3.价格较便宜，适用于中温区域。
缺点:
1.(＋)脚易生锈。
2.再现性不佳

T 型热电偶：
铜--康铜 热电偶
温度范围 -270～400℃
优点:
1.热电动势之直线性良好。
2.低温之特性良好
3.再现性良好、高精度。
4.可使用于还元性气体环境。
缺点:
1.使用温度限度低。
2.(＋)脚之铜易氧化。
3. 热传导误差大。

★☆★注意★☆★
热电偶自由端温度为0℃
由热电偶测温原理知道，只今当热电偶冷端温度保持不变时，热电动势才是被测温度的单位函数。在实际应用时，由于热电偶的冷端离热端很近，冷瑞又暴露在空间，容易受到周围环境温度变化的影响，因而冲端温度难以保持恒定。为此必须进行冷端温度补偿处理。

PT100 型热电阻：
铂电阻
温度范围 -200～850℃
金属铂材料的优点是化学稳定性好、能耐高温，容易制得纯铂，又因其电阻率p(Ω?mm2／m)大，可用较少材料制成电阻，此外其测温范围大。它的缺点是：在还原介质中，特别是在高温下很容易被从氧化物中还原出来的蒸汽所沾污，使铂丝变脆，并改变电阻与温度之间的关系。

CU50 型热电阻：
铜电阻
温度范围 -50～150℃
铜热电阻的价格便宜，线件度好，工业上在-50--+150℃范围内使用较多。铜热电阻怕潮湿，易被腐蚀，熔点亦低

（四）温度集成传感器；动作能量较低，动态响应快，自身发热量小，能在高温低温条件内工作，而且受外界温度变化小，市面价格居中。

方案比较:综合考虑灵敏,高效,经济等因素,选取温度集成传感器LM35AH作为本次设计用的温度传感器

三、湿度传感器的原理及其选择

湿度传感器原理
一.大气的湿度及露点
[1].绝对湿度和相对湿度
地球表面的大气层是由78%的氮气、21%的氧气和一小部分二氧化碳、水汽以及其他一些惰性气体混合而成的。由于地面上的水和动植物会发生水份蒸发现象，因而地面上不断地在生成水份，使大气中含有水汽的量在不停地变化。由于水份的蒸发及凝结的过程总是伴随着吸热和放热，因此大气中的水汽的多少不但会影响大气的湿度，而且使空气出现潮湿或干燥现象。大气的干湿程度，通常是用大气中水汽的密度来表示的。即每1m3大气所含水汽的克数来表示，它称为大气的绝对湿度。
要想直接测量出大气的水汽密度，方法比较复杂。而理论计算表明，在一般的气温条件下，大气的水汽密度，与大气中水汽的压强数值十分接近。所以大气的水汽密度又可以规定为大气中所含水汽的压强，又把它称为大气的绝对湿度，用符号D表示，常用的单位是mmHg
在许多与大气的湿度有关的现象里，如农作物的生长绵纱的断头以及人们的感觉等等，都与大气的绝对湿度没有直接的关系，主要与大气中的水汽离饱和状态的远近程度有关。因此通常把大气的绝对湿度跟当时气温下饱和水汽压的百分偶称为大气的相对湿度.
露点:

降低温度可以使未饱和水汽变成饱和水汽。露点就是指使大气中原来所含有的未饱和水汽变成饱和水汽所必须降低的温度。因此只要能测出露点，就可以通过一些数据表查得当时大气的绝对湿度。
二.湿敏传感器的分类
水是一种极强的电解质。水分子有较大的电偶极矩，在氢原子附近有极大的正电场，因而它有很大的电子亲和力，使得水分子易吸附在固体表面并渗透到固体内部。利用水分子这一特性制成的湿度传感器称为水分子亲和力型传感器。而把与水分子亲和力无关的湿度传感器称为非水分子亲和力型传感器。在现代工业上使用的湿度传感器大多是水分子亲和力型传感器，它们将湿度的变化转换为阻抗或电容值的变化后输出传感器的分类及感湿特点
湿度传感器，分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。
国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度，需要在这方面作深入的了解。湿度传感器具有如下特点：
  2.1 精度和长期稳定性
  湿度传感器的精度应达到±2%~±5%RH，达不到这个水平很难作为计量器具使用，湿度传感器要达到±2%~±3%RH 的精度是比较困难的，通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净的气体中测量的。在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质量的头等问题，年漂移量控制在1%RH水平的产品很少，一般都在±2%左右，甚至更高。
  2.2 湿度传感器的温度系数
  湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般在0.2~0.8%RH/ ℃范围内，而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下，其温度系数又有差别。温漂非线性，这需要在电路上加温度补偿式。采用单片机软件补偿，或无温度补偿的湿度传感器是保证不了全温范围的精度的，湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿不出较好的效果，只有采用硬件温度跟随性补偿才会获得真实的补偿效果。湿度传感器工作的温度范围也是重要参数。多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作。
2.3湿度传感器的供电

金属氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化锂等湿敏材料施加直流电压时，会导致性能变化，甚至失效，所以这类湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的交流电压。必须是交流电供电。
2.4 湿度校正
校正湿度要比校正温度困难得多。温度标定往往用一根标准温度计作标准即可，而湿度的标定标准较难实现，干湿球温度计和一些常见的指针式湿度计是不能用来作标定的，精度无法保证，因其要求环境条件非常严格，一般情况，（最好在湿度环境适合的条件下）在缺乏完善的检定设备时，通常用简单的饱和盐溶液检定法，并测量其温度。
2.5 电容式湿敏元件的优点在于响应速度快、体积小、线性度好、较稳定.电容式湿敏元件抗腐蚀能力也较欠缺，往往对环境的洁净度要求较高，有的产品还存在光照失效、静电失效等现象，金属氧化物为陶瓷湿敏电阻，具有湿敏电容相同的优点，但尘埃环境下，陶瓷细孔被封堵元件就会失效，往往采用通电除尘的方法来处理，但效果不够理想，且在易燃易爆环境下不能使用，氧化铝感湿材料无法克服其表面结构"天然老化"的弱点，阻抗不稳定，金属氧物陶瓷湿敏电阻也同样存在长期稳定性差的弱点。
氯化锂湿敏电阻，具有最突出的优点是长期稳定性极强，因此通过严格的工艺制作，制成的仪表和传感器产品可以达到较高的精度，稳定性强是产品具备良好的线性度、精密度及一致性，是长期使用寿命的可靠保证。

 综上所叙述:综合考虑灵敏,高效,经济等因素,选取湿度集成传感器HS15作为本次设计用的湿度传感器

四、主要芯片的功能介绍

（1）MAX7219

外部脚分布为：

其内部结构为：

MAX7219用法
1.数据定义:
    | D15 D14 D13 D12 | D11 D10 D09 D08 | D07 D06 D05 D04 D03 D02 D01 D00 |
       *   *   *   *        [地址]                   [数据]

2. 时序图:
           CP0        CP1       ...      ...      CP14       CP15
           ____     ____      ____      ____      ____      ____     
CLK:  ____|    |____|    |____|    |____|    |____|    |____|    |_________

          D15        D14      .....     .....     D01        D00
DIN:  __=======____=======___=======___=======___=======___======__________
    
   ____                                                          __________
LOAD: |__________________________________________________________|

3. 寄存器地址定义:
    寄存器:                地址:        16进制    
   REGISTER       D15-D12   D11  D10  D09  D08      HEX
   NO-OP 非操作         * * * *   0    0    0    0       0x0
   DIGIT0 数码管0       * * * *   0    0    0    1       0x1
   DIGIT1 数码管1       * * * *   0    0    1    0       0x2
   DIGIT2 数码管2       * * * *   0    0    1    1       0x3
   DIGIT3 数码管3       * * * *   0    1    0    0       0x4
   DIGIT4 数码管4       * * * *   0    1    0    1       0x5
   DIGIT5 数码管5       * * * *   0    1    1    0       0x6
   DIGIT6 数码管6       * * * *   0    1    1    1       0x7
   DIGIT7 数码管7       * * * *   1    0    0    0       0x8
   译码方式        * * * *   1    0    0    1       0x9
   亮度控制             * * * *   1    0    1    0       0xA
   扫描范围             * * * *   1    0    1    1       0xB
   停机方式             * * * *   1    1    0    0       0xC
   显示测试             * * * *   1    1    0    1       0xD

（3） TC534外部脚的分布为：   

TC534内部结构为：

（3）8051

     8051为我们常用的40引脚MCU,其结构功能在此处省略.

五、温湿度信号处理显示系统的设计

（1）电路图

（2）功能及其说明：

如上图所显示，TC534的E/O/C/端接单片机8051的I/N/T/0/端，将8051设置成沿触发中断方式，可使8051在TC534每次转换完毕后均进入中断服务子程序，并读取一次转换结果，通过P2.0—P2.5口的位操作来实现TC534的读写控制及其通道选择。根据TC534的时序要求，在对TC534进行初始化时，要求先将8051的P2.0设置为低电平，从P2.1逐位向TC534送入初始化数据，每送一位，P2.3就产生一个上升沿，直到8位数据全部送入TC534中，才把P2.0置为搞电平.

8051的RXD,R\D\,P1.7分别接MAX7219的CLK ,DIN,LOAD引脚.

初始化流程图为：

由于TC534输出的转换数据为二进制数,因此需要利用8051单片机把二进制数转换为BCD码,再通过MAX7219驱动四位 LED显示出来.其中在调试过程中，如果单片机出现死循环，可以按复位键S1进行复位，重新进行调试。

六、单片机温湿度控制电路的设计

（1）电路图

（2）功能及其说明：

    由单片机的P1.0、P1.1口分别接到U4、U5的A IN1、A IN2来控制粮仓的温湿度。当P1.0输出高电平时，光电耦合器U4导通，利用光电耦合器弱电控制强电原理，可以使上面电路形成回路，排风扇开始工作，对室内进行抽湿；反之，风扇不工作。当P1.1口输出高电平时，光电耦合器U5导通，利用光电耦合器弱电控制强电原理，可以使下面电路形成回路，制冷机开始工作，对室内进行制冷；反之不对其进行制冷。

七、外围电路的设计

（一）湿度数据采集电路

（1）电路图

（2）该电路的功能介绍：

     电路中的湿敏传感器HS15，是将湿度变化作为作为直流电压变化取出。湿度传感器HS15的偏置电压采用50HZ的市电电源，也可以采用几百赫兹的高频电源。在此电路中的湿度传感器HS15施加的是50HZ的市电电源，当湿度变化时，对应于相应的阻值产生变化，这种变化以交流电压的形式加到运算放大器U1A的反向输入端，由此进行对数压缩。UA1输出信号通过U2A进行全波整流变成直流电压信号，再通过U2B的放大及电平调节，输出信号。这种传感器在湿度较低时阻抗非常大，可以高达几十兆欧，因此输入 级经常采用FET输入型运算放大器。在对信号进行处理时，此处采用对数压缩，变换为等间隔的输出。输出信号UO接到模数转换器TC534标号为S1+，S1-，即TC534的模拟信号输入的第二通道CH2+，CH2-，进行处理。

（二）温度数据采集电路

（1）电路图

（2）该电路的功能介绍

     上图采用LM35AH构成温度模拟数据采集电路，电路中的RP用于设定温度相应的电压，通过运放LM393AH将信号放大，输出到TC534标号为W1+，W1-两端，即TC534八通道中的第一通道CH1+，CH1-，进行模数转换处理。图中的LED1用于显示湿度传感器输出信号的大小，当UN>UP时,则LM393AH输出高电平,,LED1变暗.反之,LED1亮度增强.

八、电路的调试

对MAX7219的调试：MAX7219的18脚和19脚外接R2与R1给数码管基准电流。R1选在10K与20K之间。C1可选103或者104，如果够稳定，有时候不加也可以。减小R1可以增加显示的稳定性，不过会使数码管变暗。

//TC534 ASM Program

//For 51 MCU

//Designed by 七叶松

初始化程序清单：

ORG  0000H    

   AJMP START

   ORG  0003H

   AJMP SAMPLE  ；转采样中断程序  

   ORG  000BH    

   AJMP

   ORG  0013H

   AJMP

START:  MOV  TMOD,#01H ；置定时器0为工作方式1                               

   MOV  TH0,#3CH

数据8次采样流程图程序程序清单：  

数据8次采样程序清单：  

SAMPLE: SETB 00H  ；设置标志位 

   MOV  DPTR,#0F00H  ；设置通道初值

   MOV  R6,#02H ；设置通道数为2

   MOV  R7,#08H ；设置采样次数为8

MOV R0,#40H ；设置数据区首址                

TRAN_S: MOVX @DPTR,A ；启动A/D转换程序流程图

WAIT:   JB 00H,WAIT  ；标志位为1等待A/D转换完成中断

SETB 00H  ；置标志位

   INC  DPTR ；通道号加1

   INC  R0

   INC  R0 ；42H为下一通道采样数据存放首址

   DJNZ R6,#TRAN_S ；2个通道采样未完，继续采样

   MOV  DPTR,#0F00H  ；2个通道采样结束，重置通道初值

   INC  R0 ；修改采样数据存放地址

   DJNZ R7,TRAN_S ；未完成8次采样，继续

MOV A，R3  ；数据处理程序 

 //*****************************************************//

   即将TC534传来的二进制数转换为BCD编码，由于待转换的二 制数不大于255，因此利用字节除法来实现

//*****************************************************//

   MOV B，#100

   DIV AB   ；商是BCD编码的百位，余数是BCD编码的十位和个位

MOV R2，A  ；保存BCD码的百位。

MOV A，B   ；余数送A。

MOV B，#10

DIV AB   ；商是BCD码的十位，余数是BCD的个位。

SWAP A   ；A中高低4位字节翻转

ORL A，B

MOV R3，A   ；保存转换的结果。

     RETI   ；中断返回

MOV TL0,#0B0H  ；记数器初值设定

   MOV  30H,#08H  ；置计数初值

   SETB IT0  ；中断请求信号为脉冲方式               

   SETB EX0  ；外部中断0中断允许

   SETB ET0  ；定时器0中断允许           

   SETB EA ；开中断

   SETB TR0  ；启动定时器

HERE:   AJMP HERE ；等待中断

TC534A/D转换程序清单：

ORG  0000H

   AJMP START

   ORG  0003H

   AJMP SAMPLE  ；转至数据采样程序

START:  MOV  DPTR,#0000H  ；建立TC534的地址

   MOV  R0,#40H ；设置数据存储初址

   SETB EX0  ；允许外部中断0

   SETB IT0  ；设置外部中断0请求信号方式为脉冲方式

   SETB EA ；中断允许

   MOVX @DPTR,A ；启动A/D转换

HERE:   AJMP HERE ；等待中断

中断服务程序清单：

SAMPLE: CLR  EA ；关中断

   MOV  DPTR,#0002H    

   MOVX A,@DPTR ；读A/D转换数据的高8位

   MOV  @R0,A   ；保存数据

   INC  R0

   INC  DPTR           

   MOVX A,@DPTR ；读A/D转换数据的低4位

   SETB EA ；开中断

   RETI

max7219 C语言驱动程序

//max7219 led drive program
//for 51 mcu
//designed by 七叶松
//2007-12-27 14:42

/*******************************************************/

＃include <reg51.h>
#define uchar unsigned char

/*MAX7219寄存器功能说明**********************************/
#define shutdown 0x0c //0  关闭  1  开启
#define decodemode 0x09 //0  ndecode all
       //1  decode 0
          //0f decode 0-3
       //ff decode all
#define intensity 0x0a //亮度控制寄存器 0-f
/*显示位控制寄存器***************************************/
/*0-第一位  1-第一、二位  ......7-全显示*****************/
#define scanlimit 0x0b 

#define testreg  0x0f //测试模式 0 普通模式  1显示测试模式
#define dataaddr 0x01 //显示基址
 
/********************************************************/
#define set_0(X) X=0
#define set_1(X) X=1

Sbit clk="P1"^0;
sbit load cs="P1"^1;
sbit din="P1"^2;

void initial()
{
 set_0(clk);
 set_0(load_cs);
 set_0(din);
}

void max7219_data_send(uchar addr,uchar data_send)
{
 uchar i,a;
 set_0(load_cs);
 for(i=0;i<4;i++)
 { 
  set_0(clk);
  set_1(clk);  
 }

 addr=addr<<4;
 for(i=0;i<4;i++)
 {
  set_0(clk);
  a=addr&0x80;
  if(a) set_1(din);
  else set_0(din);
  addr=addr<<1;
  set_1(clk);
  
 }
 for(i=0;i<8;i++)
 {
  set_0(clk);
  a=data_send&0x80;
  if(a) set_1(din);
  else set_0(din);
  data_send=data_send<<1;
  set_1(clk); 
 }
 set_1(load_cs);
}

void main()
{
 uchar i; 
 initial(); 
 max7219_data_send(decodemode,0x0ff);
 max7219_data_send(intensity,0x0f);
 max7219_data_send(scanlimit,0x07);
 max7219_data_send(shutdown,0x01); 
 max7219_data_send(testreg,0x00);
 for(i=0;i<8;i++)         //显示0-7
 {
  max7219_data_send(dataaddr+i,i);
 }
 while(1);

}

沙占友，《智能传感器的应用》，机械工业出版社；2001

何希才编著，传感器及其应用，北京；国防工业出版社，2001

黄贤武等主编，传感器实际应用电路设计技术，成都；电子科技大学出版社，1997

刘迎春等编著，现代新型传感器原理与应用，北京，国防工业出版社

粮仓温、湿度控制系统设计

指标要求：

1、温度控制在20℃以下；

2、湿度控制在30%RH以下；

3、有温、湿度显示。

设计要求：

1、              选择合适的传感器，要说明选择理由。

2、              叙述传感器的工作原理。

3、              选择信号处理电路，并说明其工作原理。

设计方案：

关键词: MAX7219  8051   TC534   温度集成传感器LM35AH 湿敏传感器HS15     光电耦合器

设计流程如下：

一、电源电路设计

（1） 电路图

（2） 该电路的功能介绍

二、温度传感器的原理及其选择

三、湿度传感器的原理及其选择

四、主要芯片的功能介绍

五、温湿度处理显示系统的设计

（1）电路图

（2）功能及其说明

六、单片机温湿度控制电路的设计

七、外围电路的设计

（一）湿度数据采集电路

（1）电路图

（2）该电路的功能介绍

（二）温度数据采集电路

（1）电路图

（2）该电路的功能介绍