仓库温湿度的监测系统(毕业论文).docx

《仓库温湿度的监测系统(毕业论文).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《仓库温湿度的监测系统(毕业论文).docx（27页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、仓库温湿度的监测系统（毕业论文）第一章绪论1. 1选题背景防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容，是衡量仓库管理质量的重要指标。它干脆影响到储备物资的运用寿命和工作牢靠性。为保证日常工作的顺当进行，仃要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金屈式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费劲、效率低，且测试的温度与湿度误差大，随机性大。因此我们须要一种造价低廉、运用便利且测量精确的温湿度测量仪。2. 2设计过程与工艺要求一、基本功能检测温度、湿度显示温度、湿度过限报警

2、二、主要技术参数温度检测范围：-30C50C测量精度：0.5C湿度检测范围：1O%-1OO%RH检测精度：1%RH显示方式：温度：四位显示湿度：四位显示报警方式：三极管驱动的蜂鸣音报警其次章方案的比较和论证当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号懂得输入通道，由计第机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何精确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对限制条件的监察也是不行缺少的环节。传感器是实现测量与限制的首要环节，是测控系统的关键部件，假如没有传感器对原始被测信号进行精确牢靠的捕获和转换，一切精确的测量和限制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和限制，几乎

3、主要依鸵各种传感器来检测和限制生产过程中的各种参生，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。21温度传感器的选择方案：采纳热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变更的特性制成的测温元件。现应用较多的有的、铜、银等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。伯的物理、化学性能极稳定，耐氧化实力强，易提纯，豆制性好，工业性好，电阻率较高，因此，销电阻用于工业检测中高精密测温柔温度标准。缺点是价格贸，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200650T,百度电阻比W(100)=1.3850时,RO为100C和IOQ,其

4、允许的测量误差A级为土(0.15,C+0.002t),B级为士(0.3,C+0.005It).铜电阻的温度系数比的电阻大，价格低，也易于提纯和加工：但其电阻率小，在腐蚀性介质中运用稳定性差。在工业中用于-50180C测温。方案二：采纳AD590,它的测温范围在-55C+150C之间，而且精度高。M档在测温范围内非线形误差为0.3。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。运用牢靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以运用也特别便利，借口也很简洁。作为电流输出型传感器的一个特点是，和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰实力。AD590的测量信号可远

5、传百余米。综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。3. 2湿度传感器的选择测量空气湿度的方式许多，其原理是依据某种物质从其四周的空气汲取水分后引起的物理或化学性质的变更，间接地获得该物质的吸水量与四周空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是依据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积版之发生变更而进行湿度测量的。方案：采纳HoS-201湿敏传感器。HOS-201湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的作电压为沟通IY以下，频率为50HZ-IKIIZ,测量湿度范围为0100%RH,工作温度范围为050C,阻抗在75%RH(254C)时为IMQ。这种传感器原是用

6、于开关的传感器，不能在宽频带范围内检测湿度，因此，主要用于推断规定值以上或以卜的湿度电平。然而，这种传感器只限于肯定范围内运用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。方案二：采纳HSuOo/HS1.101湿度传感器。HSuOO/HS1.1.O1.电容传感器,在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性，高牢靠性和长期稳定性，快速响应时间,专利设计的固态聚合物结构,由顶端接触（HS1100）和侧面接触（HSI1.O1）两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，相宜于制造流水线上的自动插件和自幼装配过程等。相对湿度在战-1001.RH范围内

7、：电容量由16pF变到200pF,其误差不大于2即山响应时间小于5S：温度系数为0.04p1.o可见精度是较高的。综合比较方案一与方案二，方案一虽然满意精度与测量湿度范围的要求，但其只限于肯定范围内运用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。而且还不具备在本设计系统中对温度3050C的要求，因此，我们选择方案二来作为本设计的湿度传感器。2. 3信号采集通道的选择在本设计系统中，温度输入信号为8路的模拟信号，这就须要多通道结构。方案一、采纳多路并行模拟量输入通道。这种结构的模拟量通道特点为：（1） 可以依据各输入量测殳的饿要求选择不同性能档次的器件。总体成本可以作得较低。（2） 硬件困难，故障

8、率高。（3） 软件简洁，各通道可以独立编程。方案二、采纳多路分时的模拟量:输入通道。这种结构的模拟量通道特点为：（1）对ADC、S/H要求高。(2)处理速度慢。(3) 硬件简洁，成本低。4)软件比较困难。综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于木设计系统对于模拟量:输入的要求，比较其框图，方案二更具备硬件简洁的突出优点，所以选择方案二作为信号的输入通道。图2-1多路并行模拟量输入通道图2-2多路分时的模拟量输入通道第三章系统总体设计本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D模拟数字转换芯片的性能，我设计了以8031基本系统为核心的一套检测系统，其中包括

9、A/D转换、单片机、豆位电路、温度检测、湿度检测、键盘与显示、报警电路、系统软件等部分的设计。图3T系统总体框图本设计由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。(一)信号采集由AD590、HS1.1.oo与多路开关OMo51组成：(一)信号分析由A/D转换器MCI4433、单片机8031基本系统组成：(三)信号处理由串行口1.ED显示器和报警系统等组成。3.1信号采集3.1.1温度传感器集成温度传感器AD590是美国模拟器件公司生产的集成两端感温电流源。,主要特性D590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所须要的温度值。依据特性分挡，AD590的后缀以1.J,K,1.,M表示。AD

10、5901.,AD59OM一般用于精密温度测量:电路，其电路外形如图3-2所示，它采纳金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V+；2脚为电流输出端10：3脚为管克，般不用。集成温度传感器的电路符号如图3-2所示。图3-2AD590外形（图1）与电路符号（图2）1、流过器件的电流（UA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：ITT=1UA/K式中：IT流过器件（AD590）的电流，单位nA。T一一热力学温度，单位K。2、AD590的测温范围-55*C-+I5O*C3、AD590的电源电压范围为4V-30V。电源电压可在4V-6V范围变更，电流IT变更1A,相当于温度变更1KAD590可以承受

11、44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。4、输出电阻为710MQ.5、精度高。AD590共有I、J、K、1.、M五档，其中M档精度最而在-55C+150七范围内，非线形误差0.3C2 AD590的工作原理在被测温度肯定时，AD590相当于一个恒流源，把它和530Y的直流电源相连，并在输出端串接一个IkQ的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有ImY/K的电压信号。其基本电路如图3-3所示。图3-3D590内部核心电路图3-3是利用UBE特性的集成PN结传感器的感温部分核心电路。其中T1.T2起恒流作用，可用于使左右两支路的集电极电流I1.和12

12、相等：T3、T4是感温用的晶体管，两个管的材质和工艺完全相同，但T3实质上是由n个晶体管并联而成，因而其结面积是T4的n倍。T3和T4的放射结电压UBE3和UBE4经反极性串联后加在电阻R上，所以R上端电压为UBE0因此，电流I1.为：I1.=1.BER=(KTq)(Inn)/R对于AD590,n=8,这样，电路的总电流将与热力学温度T成正比，将此电流引至负载电阻R1.上便可得到与T成正比的输出电压。由于利用恒流特性，所以输出信号不受电源电压和导线电阻的影响。图3中的电阻R是在硅板上形成的薄膜电阻，该电阻已用激光修正了其电阻值，因而在基准温度下可得到1口A/K的I值。图3-4D590内部电路图

13、3-4所示是AD590的内部电路,图中的T1-T4相当于图3-3中的TkT2,而T9,T1.1.相当于图3-3中的T3、T4R5,R6是薄膜工艺制成的低温度系数电阻,供出厂前调整之用。T7、T8,T1.O为对称的WiISOn电路，用来提高阻抗。T5、T12和T1.o为启动电路，其中T5为恒定偏置二极管。T6可用来防止电源反接时损坏电路，同时也可使左右两支路对称R1.,R2为放射极反馈电阻，可用于进一步提高阻抗。T1-T4是为热效应而设计的连接防式。而C1.和R4则可用来防止寄生振荡。该电路的设计使得T9,T1.O,T1.1.三者的放射极电流相等,并同为整个电路总电流I的1/3。T9和TH的放射

14、结面积比为8：1,T1.O和TI1.的放射结面积相等。T9和T1.1.的放射结电压相互反极性串联后加在电阻R5和R6上，因此可以写出:UBE=(R6-2R5)I/3R6上只有T9的放射极电流,而R5上除了来自T1.O的放射极电流外,还有来自TI1.的放射极电流，所以R5上的压降是R5的2/3。依据上式不难看出，要想变更AUBE,可以在调整R5后再调整R6,而增大R5的效果和减小R6是样的，其结果都会使UBE减小，不过，变更R5对AUBE的影响更为显著，因为它前面的系数较大。事实上就是利用激光修正R5以进行粗调，修正R6以实现细调，最终使其在250C之下使总电流I达到1.AK.二.基本应用电路图

15、3-8是AD590用于测量热力学温度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻R1.和电位器R2的电阻之和为IkC时,输出电压Vo随温度的变更为ImV/K。但由于加590的增益有偏差，电阻也有偏差，因此应对电路进行调整，调整的方法为：把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R2,使V0=273.2+25=298.2(mV)但这样调整只保证在OC或25C旁边有较高的精度。图3-5AD590应用电路三.摄氏温度测量电路如图3-5所示，电位器R2用于调整零点，R4用于调整运放1.F355的增益。调整方法如F：在OC时调整R2,使输出V0-0,然后在100C时调整R4使YO=100mV。如此反复调整多次,直至OC时，VO=OmV,Io(TC时VO=100mV为止。最终在室温卜.进行校验。例如，若室温为25*C,那么VO应为25m1.冰水混合物是OC环境，沸水为IO(TC环境。四.多路检测信号的实现木设计系统为八路的温度信号采集，而MCI4433仅为一路输入，故采纳CD4051组成多路分时的模拟量信号采集电路，其硬件接口如图3-6所示图3-6八路分时的模拟量信号采集电路硬件接口3 .1.2湿度传感器测量空气湿度的方式许多，其原理是依