多路温湿度巡检仪设计与制作实训报告(2)

标准湿度输出电压，根据其输出电压可以直接查表得出相应的湿度，0-50℃温度补偿，单片机校准线性输出，输出阻抗：1K以上。

2.使用注意事项

（1） 避免结露情况下使用。

（2） 推荐保存条件 :温度范围 10℃~40℃

湿度范围 60%RH以下

3.标准检测条件

大气中、温度25℃、供给电压5.0V DC作为基准。

特性测定，测定前先把温湿度模块放入25℃/0%RH的干燥空气中放置30分钟，湿度发生装置发生湿度60%RH，放入温湿度模块15分钟后测出电压值。 《测定装置》

分流式湿度发生装置：SHR-1型

测定用表

：福禄克45

南京工业职业技术学院项目技术报告

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3.3 A\D TLC1543转换芯片

TLC1543是美国TI公司生产的多通道、低价格的模数转换器。采用串行通信接口，具有输入通道多、性价比高、易于和单片机接口的特点，可广 泛应用于各种数据采集系统。 TLC1543为20脚DIP封装的CMOS 10位开关电容逐次A/D逼近模数转换器，引脚排列如图1所示。其中A0～A10（1～9、11、12 脚）为11个模拟输入端，REF+（14脚，通常为VCC）和REF-（13脚，通常为地）为基准电压正负端，CS（15脚）为片选端，在CS端的一个下降沿变化将 复位内部计数器并控制和使能ADDRESS、I/O CLOCK（18脚）和DATA OUT（16 脚）。ADDRESS（17脚）为串行数据输入端，是一个4位的串行地址用来选择 下一个即将被转换的模拟输入或测试电压。DATA OUT 为A/D转换结束3态串行输出端，它与微处理器或外围的串行口通信，可对数据长度和格式灵活编 程。I/O CLOCK为数据输入/输出提供同步时钟，系统时钟由片内产生。芯片 内部有一个14通道多路选择器，可选择11个模拟输入通道或3个内部自测电 压中的任意一个进行测试。片内设有采样-保持电路，在转换结束时，EOC（19 脚）输出端变高表明转换完成。内部转换器具有高速（10μS转换时间），高 精度（10位分辨率，最大±1LSB不可调整误差）和低噪声的特点。

TLC1543是CMOS、10位开关电容逐次逼近模数转换器。这些器件有三个输入端和一个三态输出端（片选CS、输入／输出I/O CLOCK、地址输入ADDRESS和数据输出DATA OUT）这样就和主处理器的串行口有一个直接的4线接口。可以进行高速的数据传输。

除了进行高速的数据转换和通用的控制能力外，该器件有一个片内的14通道多路器，可以选择11个输入中的任意一个或3个内部自测试（self-test）电压中的一个。采样和保持是自动的。在转换结束时，“转换结束”（EOC）输出端变高以指示转换的完成。器件中的转换器结合外部输入的差分高阻抗的基准电压，具有简化比率转换、刻度以及模拟电路与逻辑电路和电源噪声隔离的特点。开关电容的设计可以使在整个温度范围内有较小的转换误差。

1． TLC1543的工作时序

其工作过程分为两个周期：访问周期和采样周期。工作状态由CS使能或禁止，工作时CS必须 置低电平。CS为高电平时，I/O CLOCK、ADDRESS被禁止，同时DATA OUT为高 阻状态。当CPU使CS变低时，TLC1543开始数据转换，I/O CLOCK、ADDRESS使能，DATA OUT脱离高阻状态。随后，CPU向ADDRESS端提供4位通道地址，控 制14个模拟通道选择器从11个外部模拟输入和3个内部自测电压中选通1路送 到采样保持电路。同时，I/O CLOCK端输入时钟时序，CPU从DATA OUT 端接收前一次A/D转换结果。I/O CLOCK

从CPU 接受10个时钟长度的时钟序列。前4个时钟用4位地址从ADDRESS端装载地址寄存器，选择所需的模拟通道，后6个时钟对模拟输入的采样提供控制时序。模拟输入的采样起始于第4个I/OCLOCK的下降沿，而采样一直持续6个I/O CLOCK周期，并一直保持到第10个I/O CLOCK的下降沿。转换过程中，CS的下降沿使DATA OUT引脚脱离高阻状态并 起动一次I/O CLOCK的工作过程。CS的上升沿终止这个过程并在规定的延迟 时间内使DATA OUT引脚返回到高阻状态，经过两个系统时钟周期后禁止I/O CLOCK和ADDRESS端。

2．软硬件设计要点

TLC1543的三个控制输入端CS、I/O CLOCK、ADDRESS 和一个数据输出端DATA OUT遵循串行外设接口SPI协议，要求微处理器具有 SPI接口。但大多数单片机均未内置SPI接口（如目前国内广泛采用的MCS51 和PIC系列单片机），需通过软件模拟SPI协议以便和TLC1543接口。TLC1543 芯片的三个输入端和一个输出端与51系列单片机的I/O口可直接连接。

软件设计中，应注意区分TLC1543的11个模拟输入通道和3个内部测试 电压地 址。 附 表为 模拟 通道和 内部 电压测 试地 址。程 序 软件 编 写 应 注 意 TLC1543通道地址必须为写入字节的高四位，而CPU读入的数据是芯片上次A/D转换完成的数据。

模拟输入通道选择

A0

输入寄存器地址（2进制） 0000

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

A10

内部测试电压选择 输入地址

制)

(Vref++ Vref-)/2_

Vref-

Vref+ 1011 1100 1101 200 000 3ff 输出结果(16进0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010

注：Vref+为加到TLC1543 REF+端的电压，Vref-是加到

REF-端的电压

TLC1543与89C51接口程序: TLC1543与89C51接口程序应完全依照TLC1543的工作时序编写，主要由CONVETER 子程序组成。由于转换完成的数据为10位，软件编写时将数据的高位字节存放在2EH单元中，低位字节存放在2FH单元中。其中R4、R3寄存器分别存放TLC1543的通道地址和数量；R1、R2寄存器存放A/D转换结果。本例程序中89C51晶振为11.0592MHz.

3.4 LM358集成运放

LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

LM358 的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。

特性：

内部频率补偿

直流电压增益高(约100dB)

单位增益频带宽(约1MHz)

电源电压范围宽：单电源(3—30V)；

双电源(±1.5 一±15V)

低功耗电流，适合于电池供电

低输入偏流

低输入失调电压和失调电流

共模输入电压范围宽，包括接地

差模输入电压范围宽，等于电源电压范围

输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)

LM358运用：红外线探测报警器

该报警器能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。

第四章 程序设计与调试

4.1 控制要求

多路温湿度巡检仪，该控制设备适用于仓库，温湿大棚等需保持一定的温湿度，模拟生态环境的场所。通过控制加温、降温、送风、加湿等电机的运转，使场所的温湿度控制在预先设定的范围内。

要求控制系统可同时检测控制4个点，2个温度、2个湿度数据。

4.2 技术参数

主要技术参数：

工作电源：+5V;

工作环境：温度0-80℃，湿度 RH 50-99%;

控制范围：温度 10-40℃(可调)；湿度 RH 60-99%(可调);

控制精度：温度≤±1℃；湿度≤ RH ±10%;

控制方式：可通过键盘设置上下限预定值;

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