西安工程大学本科毕业设计（论文）
2.2 湿度传感器的选择
测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。 2.2.1 采用HOS-201湿敏传感器
HOS-201湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的工作电压为交流1V以下，频率为50HZ～1KHZ，测量湿度范围为0～100%RH，工作温度范围为0～50℃，阻抗在75%RH（25℃）时为1MΩ。这种传感器原是用于开关的传感器，不能在宽频带范围内检测湿度，因此，主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平。然而，这种传感器只限于一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性[8]。 2.2.2 采用HS1100/HS1101湿度传感器
HS1100/HS1101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，高可靠性和长期稳定性，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（HS1101）两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。相对湿度在1%---100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF，其误差不大于±2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04 pF/℃。可见精度是较高的。
综合比较方案一与方案二，方案一虽然满足精度及测量湿度范围的要求，但其只限于一定范围内使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10～150℃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，这就需要多通道结构。
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2.3.1采用多路并行模拟量输入通道
信号调理电路采样/保持器A/D转换器接口信号调理电路采样/保持器A/D转换器接口CPU信号调理电路采样/保持器A/D转换器接口 图2-1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）可以根据各输入量测量的要求选择不同性能档次的器件。总体成本可以作得较低； （2）硬件复杂，故障率高；
（3）如果信号处理电路复杂时，接口不够用； （4）软件简单，各通道可以独立编程； 2.3.2采用多路分时的模拟量输入通道
信号调理电路多路切换器采样/保持器A/D转换器信号调理电路接口CPU信号调理电路 图2-2 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）硬件简单，成本低； （4）软件比较复杂
综合比较两种方案，多路分时的模拟量输入通道硬件简单，更为适合于本设计系统对于模拟量输入的要求，所以选择多路分时的模拟量输入通道作为信号的输入。
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第3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AT89C51基本系统为核心的一套检测系统，其中包括A/D转换、单片机、复位电路、温度检测、湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。
CD4051多路开关AD590温度检测MC14433A/D转换串行口LED显示单片机 HS1100湿度检测CD4051多路开关 报警电路 图3-1 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。 信号采集：由AD590、HS1100及多路开关CD4051组成； 信号分析：由A/D转换器MC14433、单片机8031基本系统组成； 信号处理：由串行口LED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。 （1）主要特性
AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。根据特性分挡，AD590的后缀以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密温度测量电路，其电路外形如图3-2所示，它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V＋；2脚为电流输出端I0；3脚为管壳，一般不用。
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.A1-+0.AD590
图3-2 集成温度传感器的电路
.流过器件的电流（μA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即： I T/T=1μA /K式中：IT—— 流过器件（AD590）的电流，单位μA。
T——热力学温度，单位K。 AD590的测温范围-55℃- +150℃。
AD590的电源电压范围为4V-30V。电源电压可在4V-6V范围变化，电流IT变化1μA，相当于温度变化1K。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。
输出电阻为710MΩ。
精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55℃～+150℃范围内，非线形误差±0.3℃。 （2）AD590的工作原理
在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，把它和5～30V的直流电源相连，并在输出端串接一个1kΩ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1mV／K的电压信号。其基本电路如图3-3所示。
图3-3 AD590内部核心电路
图3-3是利用ΔUBE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I2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
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