AT89C51/55構成溫濕度自動監測系統

1系統硬件設計

系統結構如圖1所示，采用atmel公司生產的51系列單片機at89c55和at89c51為核心，其中主機采用at89c55、從機采用at89c51。從機負責64點的數據檢測，各檢測點的溫度和濕度經過溫、濕度傳感器及其轉換電路轉變為電壓信號；經過矩陣網絡進行信號選擇，所得信號送到相應的信號放大整理電路放大，再進入a/d轉換器，進行模數轉換，將數字量送入從機，再經從機的數據處理，送給led進行顯示，同時定時傳送給主機at89c55；主機負責收集各糧倉內的數據(可監測50~100個糧倉)，實現數據的保存、打印以及調用歷史數據，并可巡回顯示各糧倉的及時溫濕度及報警狀態。

at89c55/51芯片是由atmel公司推出的51系列8位單片機，at89c55片內主要有20kb flash存儲器、256字節片內ram，4個8位的雙向可尋址i/o口，1個全雙工uart(通用異步接收發送器)的串行接口、3個16位的定時器／計數器、多個優先級的嵌套中斷結構，以及一個片內振蕩器和時鐘電路。

本系統中主機利用了at89c55豐富的20kb閃存資源永久保存實時的測量信息、歷史的測量數據等關鍵結果，從機完成數據采集、傳送。主機位于監控室，從機位于各糧倉內，主從機之間有一定的距離，信號的傳輸采用串行異步通信方式，at89c55／51單片機內部集成的uart模塊，適合于同其他計算機系統以及單片機外擴的外設芯片進行通信，可實現全雙工異步、半雙工同步主控和半雙工同步從控三種工作方式。本系統中利用其uart模塊工作于全雙工異步通信方式，其中tx為發送線、rc為接收線，利用rs-422驅動器和接收器，如mc3487和mc3486芯片，實現信號的穩定傳輸。

2傳感器與矩陣測試網絡的設計

測量電路由傳感器、矩陣測量網絡、多路模擬開關及放大電路的組成。測溫范圍：-45～+45℃，±0.5℃；測濕范圍：0～99％rh，±0.8％rh。溫度傳感器選用集成溫度傳感器ad590m，其特點為線性電流輸出1μa/k；溫度范圍-55～150℃；電壓輸入/電流輸出；激光修正到±0.5℃校準精度(ad590m)，線性度可達±0.3℃/fs。使用時可將ad590m插入糧倉堆內。針對濕度測量范圍及精度要求，濕度傳感器選用濕敏集成傳感器ih-3602。這是一種電容式濕敏傳感器，內含調理電路和溫度補償電路，輸出為0.8～4v的直流電壓，可經多路開關直接輸入a/d轉換器。

矩陣測量網絡由多路模擬開關cd4051、cd4052和溫度傳感器ad590、濕度傳感器ih-3602組成，其連接方式如圖2所示。測溫(測濕)矩陣由cd4051的8個模擬開關，cd4052的4個模擬開關和32個ad590，(32個ih-36021)組成。各個測量元件的選通由地址碼控制，其中由cd4051、cd4052，ad590、ih-3602組成的矩陣網絡中，兩片cd4052的4輸入線a、b及cd4051的3輸入線a、b、c共7位地址碼由at89c51的p0口提供，cd4052的inh直接接高電平，而cd4051的inh由p2口提供，溫度和濕度輸出信號即cd4052的out分別接溫濕度放大電路。

3系統軟件設計

該多路溫濕度監測系統的軟件采用模塊化方法設計，主要包括主機程序、從機程序兩大部分。從機程序設計通常先進行初始化，如設置中斷、定時器、串行口、外部可編程器件的初始化等，然后循環執行主要功能，如定時、數據采集、數字濾波、顯示以及定時將數據傳遞給主機。主機定時接收從機發送的采集信號，保存并實時顯示，其流程如圖3所示。上電復位后顯示不同糧倉位號、溫濕度值及其測量時間，并調用鍵盤管理程序模塊及接收程序模塊。為防止程序跑飛，主從機分別設計看門狗電路以保證at89c55和at89c51正常工作。

4結束語

本設計中由于采用了at89c51/55單片機，性能可靠電路簡單，適于批量生產；而且，系統中還可充分利用at8951/55中未用到的軟件硬件資源，系統有再開發性。