西安工程大学本科毕业设计（论文）
图3-8 频率输出的555振荡电路
该振荡电路两个暂稳态的交替过程如下：首先电源Vs通过R4、R2 向C充电，经t充电时间后，Uc达到芯片内比较器的高触发电平，约0.67Vs，此时输出引脚3端由高电平突降为低电平，然后通过R2放电，经t放电时间后，Uc下降到比较器的低触发电平，约0.33Vs
此时输出，此时输出引脚3端又由低电平突降为高电平，如此翻来覆去，形成方波输出。其中，充放电时间为
t充电=C（R4+R2）Ln2 t放电=CR2 Ln2 因而，输出的方波频率为
f=1/(t放电+t充电)=1/[ C（R4+R2）Ln2]
可见，空气湿度通过555测量电路就转变为与之呈反比的频率信号，表3-2给出了其中的一组典型测试值。
表3-2 空气湿度与电压频率的典型值
湿度(RH%) 频率(HZ) 湿度(RH%) 频率(HZ) 0 7351 60 6600 10 7224 70 6468 20 7100 80 6300 30 6976 90 6168 40 6853 100 6033 50 6728 （3）多路检测信号的实现
本设计系统为八路的湿度信号采集，故采用CD4051组成多路分时的模拟量信号采集电路，其硬件接口如图3-9所示
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图3-9 八路分时的模拟量信号采集电路硬件接口
3.1.3 多路开关
多路开关，有称“多路模拟转换器”。多路开关通常有n个模拟量输入通道和一个公共的模拟输入端，并通过地址线上不同的地址信号把n个通道中任一通道输入的模拟信号输出，实现有n线到一线的接通功能。反之，当模拟信号有公共输出端输入时 ，作为信号分离器，实现了1线到n线的分离功能。因此，多路开关通常是一种具有双向能力的器件。
在本设计中，由于采用了温湿度双量控制，所以在信号采集中将有两个模拟量被提取，这时选用多路开关就是很必要的。
这里选用的是CD4051多路开关，它是一种单片、COMS、8通道开关。该芯片由DTL/TTL-COMS电平转换器，带有禁止端的8选1译码器输入，分别加上控制的8个COMS模拟开关TG组成[16]。CD4051的内部原理框图如图3-10所示。
图3-10 CD4051的内部原理框图
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图中功能如下：
通道线IN/OUT（4、2、5、1、12、15、14、13）：该组引脚作为输入时，可实现8选1功能，作为输出时，可实现1分8功能。
XCOM（3）：该引脚作为输出时，则为公共输出端；作为输入时，则为输入端。 A、B、C（11、10、9）：地址引脚
INH（6）：禁止输入引脚。若INH为高电平，则为禁止各通道和输出端OUT/IN接至；若INH为低电平，则允许各通道按表3-2关系和输出段OUT/IN接通。VDD（16）和VSS（8）：VDD为正电源输入端，极限值为17V；VSS为负电源输入端，极限值为-17V。
VGG（7）；电平转换器电源，通常接+5V或-5V。
CD4051作为8选1功能时，若A、B、C均为逻辑“0”（INH=0），则地址码00013经译码后使输出端OUT/IN和通道0接通。其它情况下，输出端OUT/IN输出端OUT/IN和各通道的接通关系如下
表 3-3 各通道的接通关系图
输入状态 接通通道 输入状态 接通通道 INH C B A INH C B A
0 0 0 0 0 0 1 0 1 5 0 0 0 1 1 0 1 1 0 6 0 0 1 0 2 0 1 1 1 7 0 0 1 1 3 1 X X X 均不显示 0 1 0 0 4
3.2 信号分析与处理
3.2.1 A/D转换 （1）A/D转换器的特点
为了把温度、湿度检测电路测出的模拟信号转换成数字量送CPU处理，本系统选用了双积分A/D转换器MC14433，它精度高，分辨率达1/1999。由于MC14433只有一路输入，而本系统检测的多路温度与湿度信号输入，故选用多路选择电子开关，可输入多路模拟量。
MC14433 A/D 转换器
由于双积分方法二次积分时间比较长，所以A/D转换速度慢，但精度可以做得比较高；对周期信号变化的干扰信号积分为零，抗干扰性能也比较好。
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目前，国内外双积分A/D转换器集成电路芯片很多，大部分是用于数字测量仪器上。常用的有3.5位双积分A/D装换器MC14433和4.5位双积分A/D转换器ICL7135 （2）MC14433A/D转换器件简介
MC14433是三位半双积分型的A/D转换器，具有精度高，抗干扰性能好的优点，其缺点是转换速率低，约1—10次/秒。在不要求高速转换的场合，例如，在低速数据采集系统中，被广泛采用。MC14433A/D转换器与国内产品5G14433完全相同，可以互换。
MC14433A/D转换器的被转换电压量程为199.9mV或1.999V。转换完的数据以BCD码的形式分四次送出。
Q0～Q3 DS1～DS4 多路选择开关锁存器个位十位百位千位极性判别溢出/OR过量程控制电路 时钟CMOS线性电路VR基准电压VAG模拟地VX被测电压DUEOCR1/C1R1C1C02C01实时显示转换周期
图3-11 MC14433A/D转换器的内部逻辑框图
图3-12 MC14433引脚图
MC14433 的框图（图3-11）和引脚（图3-12）功能说明 各引脚的功能如下：
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