基于多通道智能温湿度巡检仪的设计研究

陈凯++魏根宝

摘 要

本文介绍了一种可靠经济的多通道温湿度检测系统，该系统成本适宜，结构合理，适用于多点的测试场合。文中对该系统的各个组成部分进行概述，包括系统的软、硬件设计、中央处理器的选择等，侧面指出该系统的可靠之处。

【关键词】多通道 智能温湿度巡检仪 设计

1 智能温湿度巡检仪的硬、软件的设计

1.1 硬件的设计

本次巡检仪的设计以15个温度测量通道及4个湿度测量通道为研究对象。依据干湿球法测量湿度的；理论可以得出，设计一个湿度测量通道，其实所设置了2个温度测量通道，因此可以得出一共需要设置23个温度测量通道，微处理器对于通道测量数据加以处理，运用多路选择其加以通道替换。各个温度测量通道都必须以模拟电阻信号从而转为数字电压信号，随之以电压数值算出温湿度。电路功能简图如图1所示。

1.2 软件的设计

温湿度巡检仪由软件和硬件两个部分组合而成，如果把硬件看做骨架，那么软件就是灵魂，只有配备优异的软件方可把硬件的性能发挥出来。在进行软件设计时，运用对 ADuC834内部寄存器的操作，从而掌控由模拟信号转换为数字信号的功能，从而实现温湿度的传输和显示。因C语言在结构、性能、可读性等多个方面都比汇编语言具有优势，所以该程序运用C语言进行代码的编写工作。ADuC834对信号进行获取及处理的工作，在进行软件设计时采用结构化和模块化的程序展开工作，该程序由主程序及多个子程序相互组合而成。该程序包含ADuC834的初始化及液晶显示器的初始化，采用键盘进行子程序的读取操作。

2 ADuC834中央处理器的选择

根据巡检仪器电路中所需的恒电流、转换器及滤波放大电路的实际情况，为了避免巡检仪器出现功能不易控制、体积过大的现象，在确保测量数据的准确性及响应速度的基础上，选用极为精密的ADuC834当做该设备的中央处理系统。ADuC834是多种精密模拟功能的综合，具备8052MCU的内核，存储器采用62KB闪速程序及4KB的内存储起，通常情况不用外部扩展存储器，内部设有两路恒电流以及两个ADC辅助器。即使没有外部放大器及滤波器，ADuC834依旧可以保障巡检仪器可以正常的工作。ADuC834可以在外部的晶振之下进行工作，运用片内锁相环生成的高频时钟，可编程时钟分频器输送至片内的8052内核之中。片内8052是经过优化的指令周期MCU。MCU在保证和8051指令系统相互兼容的基础上，具备12.58MIPS的相关性能。

3 A/D转换器的设置

ADuC834处理器具备缓冲器及内部缓冲器禁止的性能，其片内设有一个可编程的放大器及检测宽动态的低频滤波器。拥有缓冲性能就可以保证这部分电路对较高的内阻信号源进行处理，也可以为其增加模拟滤波器，从而减少仪器正常工作时的噪音和射频干扰的情况。主通道的输入设置为20mV—±2.56V这个区域之间共划分8档，正常工作时可以选择任何一档。该通道可以把传感器接收的模拟电压信号进行直接的转换。A/D通道运用 Δ转换技术达到对数据的更新。 Δ调节器可以把采样所得的信号转化为数字脉冲串，数字信息被脉冲串所包含，随之采用编程低通滤波器实现对数据的抽样，从而获期有效的编程数据实现转换的效果。对于调制器信号流可以划分为抽取禁止及抽取使用两种操作办法。 ADuC834内部的ADC信号链路可以进行斩波和非斩波两种情况的操作。

3.1 ADC的默认工作状态是当CHOP等于零之时，采用斩波模式

在斩波模式工作中，ADC拥有最为优异的偏移性和失调性能，数据的更新数据的速率在5.35Hz—105.03Hz之间。SF是ADC的滤波器控制字，ADuC834内部组合成可以进行数字编程的滤波器，SF用来对ADC的滤波器因子进行设置，从而对ADC输出数据的速率及斩波时间有很大的影响作用。表1为ADC转换速率的设置情况。

从表1中的数据可以看出，其中所设置的SF最大值是255，最小值为13.如果所设置的数值比13小，滤波器就会自己默认13从而输送至SF寄存器中。在斩波的状态之下，ADC可以把模拟输入信号一直变换，从而滤波器抽样的结果得出或正或负偏移情况。随后，滤波器在进行累加的时期，把所有数据累加及平均获取新的输出结果，写入到ADC数据寄存器之中。在处于斩波模式中，如果SF的输出范围在13—255之间，那么表中就是输出噪音与输入范围之间的数值情况，SF数值的设置和输出情况在很大程度上影响整个着ADC输出噪音的多少。

3.2 非斩波模式的设置

在ADC处在非斩波模式的工作状态中，如果CHOP数值大于1，数据的更新速率控制在16.06Hz—1.365kHz这个数据之间。非斩波模式在工作时期具有导致漂移性能变换的缺点，如果必须对输入范围加以变更，就必须对数值进行新的校对。综上所述，ADuC834内部的主ADC处在斩波模式进行工作时，其具有转换精度高的优点，但是其进行数据更新的速率比较慢。如果处于非斩波模式进行工作时，进行数据更新的速度达到最高，但是转换精度的情况不好。本次研究以信号作为温度量，为确保温湿度巡检仪器的精度值，可以在设置中采用斩波模式进行工作。

作者单位

安徽大气探测技术保障中心 安徽省合肥市 230031endprint

摘 要

本文介绍了一种可靠经济的多通道温湿度检测系统，该系统成本适宜，结构合理，适用于多点的测试场合。文中对该系统的各个组成部分进行概述，包括系统的软、硬件设计、中央处理器的选择等，侧面指出该系统的可靠之处。

【关键词】多通道 智能温湿度巡检仪 设计

1 智能温湿度巡检仪的硬、软件的设计

1.1 硬件的设计

本次巡检仪的设计以15个温度测量通道及4个湿度测量通道为研究对象。依据干湿球法测量湿度的；理论可以得出，设计一个湿度测量通道，其实所设置了2个温度测量通道，因此可以得出一共需要设置23个温度测量通道，微处理器对于通道测量数据加以处理，运用多路选择其加以通道替换。各个温度测量通道都必须以模拟电阻信号从而转为数字电压信号，随之以电压数值算出温湿度。电路功能简图如图1所示。

1.2 软件的设计

温湿度巡检仪由软件和硬件两个部分组合而成，如果把硬件看做骨架，那么软件就是灵魂，只有配备优异的软件方可把硬件的性能发挥出来。在进行软件设计时，运用对 ADuC834内部寄存器的操作，从而掌控由模拟信号转换为数字信号的功能，从而实现温湿度的传输和显示。因C语言在结构、性能、可读性等多个方面都比汇编语言具有优势，所以该程序运用C语言进行代码的编写工作。ADuC834对信号进行获取及处理的工作，在进行软件设计时采用结构化和模块化的程序展开工作，该程序由主程序及多个子程序相互组合而成。该程序包含ADuC834的初始化及液晶显示器的初始化，采用键盘进行子程序的读取操作。

2 ADuC834中央处理器的选择

根据巡检仪器电路中所需的恒电流、转换器及滤波放大电路的实际情况，为了避免巡检仪器出现功能不易控制、体积过大的现象，在确保测量数据的准确性及响应速度的基础上，选用极为精密的ADuC834当做该设备的中央处理系统。ADuC834是多种精密模拟功能的综合，具备8052MCU的内核，存储器采用62KB闪速程序及4KB的内存储起，通常情况不用外部扩展存储器，内部设有两路恒电流以及两个ADC辅助器。即使没有外部放大器及滤波器，ADuC834依旧可以保障巡检仪器可以正常的工作。ADuC834可以在外部的晶振之下进行工作，运用片内锁相环生成的高频时钟，可编程时钟分频器输送至片内的8052内核之中。片内8052是经过优化的指令周期MCU。MCU在保证和8051指令系统相互兼容的基础上，具备12.58MIPS的相关性能。

3 A/D转换器的设置

ADuC834处理器具备缓冲器及内部缓冲器禁止的性能，其片内设有一个可编程的放大器及检测宽动态的低频滤波器。拥有缓冲性能就可以保证这部分电路对较高的内阻信号源进行处理，也可以为其增加模拟滤波器，从而减少仪器正常工作时的噪音和射频干扰的情况。主通道的输入设置为20mV—±2.56V这个区域之间共划分8档，正常工作时可以选择任何一档。该通道可以把传感器接收的模拟电压信号进行直接的转换。A/D通道运用 Δ转换技术达到对数据的更新。 Δ调节器可以把采样所得的信号转化为数字脉冲串，数字信息被脉冲串所包含，随之采用编程低通滤波器实现对数据的抽样，从而获期有效的编程数据实现转换的效果。对于调制器信号流可以划分为抽取禁止及抽取使用两种操作办法。 ADuC834内部的ADC信号链路可以进行斩波和非斩波两种情况的操作。

3.1 ADC的默认工作状态是当CHOP等于零之时，采用斩波模式

在斩波模式工作中，ADC拥有最为优异的偏移性和失调性能，数据的更新数据的速率在5.35Hz—105.03Hz之间。SF是ADC的滤波器控制字，ADuC834内部组合成可以进行数字编程的滤波器，SF用来对ADC的滤波器因子进行设置，从而对ADC输出数据的速率及斩波时间有很大的影响作用。表1为ADC转换速率的设置情况。

从表1中的数据可以看出，其中所设置的SF最大值是255，最小值为13.如果所设置的数值比13小，滤波器就会自己默认13从而输送至SF寄存器中。在斩波的状态之下，ADC可以把模拟输入信号一直变换，从而滤波器抽样的结果得出或正或负偏移情况。随后，滤波器在进行累加的时期，把所有数据累加及平均获取新的输出结果，写入到ADC数据寄存器之中。在处于斩波模式中，如果SF的输出范围在13—255之间，那么表中就是输出噪音与输入范围之间的数值情况，SF数值的设置和输出情况在很大程度上影响整个着ADC输出噪音的多少。

3.2 非斩波模式的设置

在ADC处在非斩波模式的工作状态中，如果CHOP数值大于1，数据的更新速率控制在16.06Hz—1.365kHz这个数据之间。非斩波模式在工作时期具有导致漂移性能变换的缺点，如果必须对输入范围加以变更，就必须对数值进行新的校对。综上所述，ADuC834内部的主ADC处在斩波模式进行工作时，其具有转换精度高的优点，但是其进行数据更新的速率比较慢。如果处于非斩波模式进行工作时，进行数据更新的速度达到最高，但是转换精度的情况不好。本次研究以信号作为温度量，为确保温湿度巡检仪器的精度值，可以在设置中采用斩波模式进行工作。

作者单位

安徽大气探测技术保障中心 安徽省合肥市 230031endprint

摘 要

本文介绍了一种可靠经济的多通道温湿度检测系统，该系统成本适宜，结构合理，适用于多点的测试场合。文中对该系统的各个组成部分进行概述，包括系统的软、硬件设计、中央处理器的选择等，侧面指出该系统的可靠之处。

【关键词】多通道 智能温湿度巡检仪 设计

1 智能温湿度巡检仪的硬、软件的设计

1.1 硬件的设计

本次巡检仪的设计以15个温度测量通道及4个湿度测量通道为研究对象。依据干湿球法测量湿度的；理论可以得出，设计一个湿度测量通道，其实所设置了2个温度测量通道，因此可以得出一共需要设置23个温度测量通道，微处理器对于通道测量数据加以处理，运用多路选择其加以通道替换。各个温度测量通道都必须以模拟电阻信号从而转为数字电压信号，随之以电压数值算出温湿度。电路功能简图如图1所示。

1.2 软件的设计

温湿度巡检仪由软件和硬件两个部分组合而成，如果把硬件看做骨架，那么软件就是灵魂，只有配备优异的软件方可把硬件的性能发挥出来。在进行软件设计时，运用对 ADuC834内部寄存器的操作，从而掌控由模拟信号转换为数字信号的功能，从而实现温湿度的传输和显示。因C语言在结构、性能、可读性等多个方面都比汇编语言具有优势，所以该程序运用C语言进行代码的编写工作。ADuC834对信号进行获取及处理的工作，在进行软件设计时采用结构化和模块化的程序展开工作，该程序由主程序及多个子程序相互组合而成。该程序包含ADuC834的初始化及液晶显示器的初始化，采用键盘进行子程序的读取操作。

2 ADuC834中央处理器的选择

根据巡检仪器电路中所需的恒电流、转换器及滤波放大电路的实际情况，为了避免巡检仪器出现功能不易控制、体积过大的现象，在确保测量数据的准确性及响应速度的基础上，选用极为精密的ADuC834当做该设备的中央处理系统。ADuC834是多种精密模拟功能的综合，具备8052MCU的内核，存储器采用62KB闪速程序及4KB的内存储起，通常情况不用外部扩展存储器，内部设有两路恒电流以及两个ADC辅助器。即使没有外部放大器及滤波器，ADuC834依旧可以保障巡检仪器可以正常的工作。ADuC834可以在外部的晶振之下进行工作，运用片内锁相环生成的高频时钟，可编程时钟分频器输送至片内的8052内核之中。片内8052是经过优化的指令周期MCU。MCU在保证和8051指令系统相互兼容的基础上，具备12.58MIPS的相关性能。

3 A/D转换器的设置

ADuC834处理器具备缓冲器及内部缓冲器禁止的性能，其片内设有一个可编程的放大器及检测宽动态的低频滤波器。拥有缓冲性能就可以保证这部分电路对较高的内阻信号源进行处理，也可以为其增加模拟滤波器，从而减少仪器正常工作时的噪音和射频干扰的情况。主通道的输入设置为20mV—±2.56V这个区域之间共划分8档，正常工作时可以选择任何一档。该通道可以把传感器接收的模拟电压信号进行直接的转换。A/D通道运用 Δ转换技术达到对数据的更新。 Δ调节器可以把采样所得的信号转化为数字脉冲串，数字信息被脉冲串所包含，随之采用编程低通滤波器实现对数据的抽样，从而获期有效的编程数据实现转换的效果。对于调制器信号流可以划分为抽取禁止及抽取使用两种操作办法。 ADuC834内部的ADC信号链路可以进行斩波和非斩波两种情况的操作。

3.1 ADC的默认工作状态是当CHOP等于零之时，采用斩波模式

在斩波模式工作中，ADC拥有最为优异的偏移性和失调性能，数据的更新数据的速率在5.35Hz—105.03Hz之间。SF是ADC的滤波器控制字，ADuC834内部组合成可以进行数字编程的滤波器，SF用来对ADC的滤波器因子进行设置，从而对ADC输出数据的速率及斩波时间有很大的影响作用。表1为ADC转换速率的设置情况。

从表1中的数据可以看出，其中所设置的SF最大值是255，最小值为13.如果所设置的数值比13小，滤波器就会自己默认13从而输送至SF寄存器中。在斩波的状态之下，ADC可以把模拟输入信号一直变换，从而滤波器抽样的结果得出或正或负偏移情况。随后，滤波器在进行累加的时期，把所有数据累加及平均获取新的输出结果，写入到ADC数据寄存器之中。在处于斩波模式中，如果SF的输出范围在13—255之间，那么表中就是输出噪音与输入范围之间的数值情况，SF数值的设置和输出情况在很大程度上影响整个着ADC输出噪音的多少。

3.2 非斩波模式的设置

在ADC处在非斩波模式的工作状态中，如果CHOP数值大于1，数据的更新速率控制在16.06Hz—1.365kHz这个数据之间。非斩波模式在工作时期具有导致漂移性能变换的缺点，如果必须对输入范围加以变更，就必须对数值进行新的校对。综上所述，ADuC834内部的主ADC处在斩波模式进行工作时，其具有转换精度高的优点，但是其进行数据更新的速率比较慢。如果处于非斩波模式进行工作时，进行数据更新的速度达到最高，但是转换精度的情况不好。本次研究以信号作为温度量，为确保温湿度巡检仪器的精度值，可以在设置中采用斩波模式进行工作。

作者单位

安徽大气探测技术保障中心 安徽省合肥市 230031endprint