基于plc的溫度和濕度檢測(cè)和顯示(畢業(yè)設(shè)計(jì))

1、基于plc的溫度和濕度的檢測(cè)和顯示摘要本論文主要講述了基于西門子S7-200系列可編程控制器（PLC）為主要的控制元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的溫度和濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和顯示，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間進(jìn)行顯示和校正等功能的顯示裝置的設(shè)計(jì)方法。本設(shè)計(jì)的傳感器部分采用集成溫度和濕度傳感器，集成傳感器具有功能強(qiáng)、精度高、響應(yīng)速度快、體積小、微功耗、價(jià)格低、適合遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)等特點(diǎn)。集成傳感器的外圍電路簡(jiǎn)單，具有較高的性價(jià)比。經(jīng)過選擇集成溫度傳感器采用電壓輸出式單片精密集成溫度傳感器LM35系列產(chǎn)品；集成濕度傳感器選擇線性電壓輸出式集成濕度傳感器 HM1500，它的主要特點(diǎn)是采用恒壓供電、內(nèi)置放大電路、能輸出與相對(duì)濕度呈比

2、例關(guān)系的伏特級(jí)電壓信號(hào)、響應(yīng)速度快、重復(fù)性好、抗污染能力強(qiáng)。顯示部分采用LED七段碼進(jìn)行顯示，本裝置一共使用了十七個(gè)LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示，能夠同時(shí)顯示當(dāng)時(shí)環(huán)境的溫度、濕度和時(shí)間，還可以顯示年月日等信息，并能實(shí)現(xiàn)當(dāng)環(huán)境的溫濕度超過一定范圍時(shí)進(jìn)行報(bào)警的功能。關(guān)鍵詞：PLC；溫度傳感器；濕度傳感器；LED顯示裝 置The design of detection and display about the temperature and humidity based on PLCAbstractThis paper mainly based on Siemens S7-200 series progr

3、ammable controller (PLC) for the control of the main components realize the environmental temperature and humidity for real-time detection and display, and to simultaneously achieve right time and calendar set up for display and function display devices design methods.The design of the sensor using

4、integrated temperature and humidity sensors, sensor integration with functional and high accuracy. Fast response, small size, very low-power, low price, suitable for long-distance signal transmission characteristics. Integrated sensor external circuit is simple and low cost and high performance. Sel

5、ected integrated temperature sensor output voltage precision-integrated single-chip temperature sensor LM35 series of products; Integrated humidity sensor option linear voltage-output integrated humidity sensors HM1500. Its main feature is the constant voltage power supply, a built-in amplifier, can

6、 be output with the relative humidity is the ratio between the voltage level signal voltage, fast response and good reproducibility, anti-pollution capability. LED used in some of the display code in paragraph 107, the device used a total of 17 LED digital tubes, can also showed that environmental t

7、emperature, humidity and time, can also display information such as the date, and the environment can be achieved when the temperature and humidity of more than a certain scope for alarm functions. Key words: PLC; Temperature sensor; Humidity sensor; LED display devices 目 錄摘要IAbstractII目 錄III第一章 引 言

8、11.1 課題的背景和意義1第二章 系統(tǒng)簡(jiǎn)介及方案論證22.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)22.2 設(shè)計(jì)方案的論證2第三章 可編程控制器概述43.1 PLC的系統(tǒng)組成與工作原理43.1.1 PLC的組成結(jié)構(gòu)43.1.2 PLC的掃描工作原理43.2 PLC的發(fā)展趨勢(shì)5第四章 系統(tǒng)的硬件方案與設(shè)計(jì)64.1 傳感器的選型與設(shè)計(jì)64.1.1 集成溫度傳感器介紹與選型64.1.2 集成濕度傳感器介紹與選型94.2 PLC的選型與模塊配置134.2.1 PLC的選型原則134.2.2 本系統(tǒng)中可編程序控制器的選取及其特點(diǎn)144.3顯示方案的設(shè)計(jì)164.3.1 與LED顯示相關(guān)的知識(shí)164.3顯示方案的設(shè)

9、計(jì)184.3.1 與LED顯示相關(guān)的知識(shí)184.3.2 顯示方案的設(shè)計(jì)194.4 工作電源部分20第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)225.1 顯示系統(tǒng)主程序225.1.1 溫度讀入子程序225.1.2 濕度讀入子程序235.1.3 顯示子程序245.1.4 實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令255.2 程序清單26結(jié) 論27參考文獻(xiàn)28致謝29附 錄301.主程序梯形圖及指令表302.時(shí)鐘初始化子程序0梯形圖及指令表333.實(shí)時(shí)時(shí)鐘讀入子程序1梯形圖及指令表344.溫度讀入子程序2梯形圖及指令表385.濕度讀入子程序3梯形圖及指令表426.顯示子程序4梯形圖及指令表457.中斷0（調(diào)時(shí)閃）梯形圖及指令表478.中斷1（報(bào)警閃）

10、梯形圖及指令表48第一章 引 言1.1 課題的背景和意義溫度、濕度和人類的生產(chǎn)、生活有著密切的關(guān)系，同時(shí)也是工業(yè)生產(chǎn)中最常見最基本的工藝參數(shù)，例如機(jī)械、電子、石油、化工等各類工業(yè)中廣泛需要對(duì)溫度、濕度的檢測(cè)與控制。并且隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)自己的生存環(huán)境越來越關(guān)注，而空氣中溫濕度的變化與人體的舒適度和情緒都有直接的影響，所以對(duì)溫度、濕度的檢測(cè)及控制就非常有必要了。總之，環(huán)境溫濕度的檢測(cè)與調(diào)節(jié)儀器的設(shè)計(jì)和開發(fā)具有非常大的市場(chǎng)前景和實(shí)用價(jià)值。本設(shè)計(jì)是基于西門子S7-200系列PLC為主要控制元件進(jìn)行設(shè)計(jì)的，可編程控制器（PLC）是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的一種新型的、通用的自動(dòng)控制裝

11、置。它具有功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便，易于編程及適應(yīng)工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用等一系列優(yōu)點(diǎn)，近年來的工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)等方面應(yīng)用越來越廣，成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。PLC的最終目標(biāo)是用于實(shí)踐，提高生產(chǎn)力。如今，應(yīng)用PLC已經(jīng)成為世界潮流，PLC將在我國得到更全面的推廣應(yīng)用。本文主要介紹了對(duì)環(huán)境的溫濕度進(jìn)行檢測(cè)和顯示裝置的設(shè)計(jì)方法。此裝置不僅可以顯示環(huán)境的溫濕度，還可以進(jìn)行年、月、日、時(shí)、分、秒的顯示。隨著工業(yè)化程度的不斷提高，人們的時(shí)間觀念越來越強(qiáng)，因此對(duì)時(shí)間及年月日的顯示也是非常必要的，有比較大的現(xiàn)實(shí)意義。第二章 系統(tǒng)簡(jiǎn)介及方案論證2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)1、能夠比較

12、精確地實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的檢測(cè)，測(cè)溫范圍-2555，可以提供1/4的常用的室溫精度。2、能夠較精確地實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境濕度的檢測(cè)，測(cè)量濕度范圍為(0%100%)RH。3、能實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫濕度的同時(shí)顯示，并能實(shí)現(xiàn)溫濕度的報(bào)警。4、能夠?qū)崿F(xiàn)年、月、日、時(shí)、分、秒的顯示，同時(shí)能進(jìn)行任何時(shí)候數(shù)值的校正。5、設(shè)計(jì)出傳感器的接線電路，顯示器的連接電路，PLC接線圖，梯形圖，指令表及元器件的選擇與計(jì)算。2.2 設(shè)計(jì)方案的論證溫度傳感器濕度傳感器按鈕開關(guān)PLC顯 示裝 置PLC與其他微型計(jì)算機(jī)相比,更適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中運(yùn)行,且數(shù)據(jù)處理功能大大增強(qiáng), 具有強(qiáng)大的功能指令，編程也極為方便簡(jiǎn)單編程指令具有模塊化功能,能夠解決就

13、地編程、監(jiān)控、通訊等問題。PLC 的梯形圖語言清晰、直觀、可讀性強(qiáng), 易于掌握.PLC具有豐富的功能指令，能實(shí)現(xiàn)加減乘除四則運(yùn)算及數(shù)據(jù)傳送比較移位等功能，還具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令，可方便的實(shí)現(xiàn)定時(shí)及時(shí)間和年月日的設(shè)置與顯示。系統(tǒng)總原理框圖如下圖1所示。圖1 系統(tǒng)總原理框圖PLC的主要優(yōu)點(diǎn)可概括如下:1、高可靠性(1)所有的輸入接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。(2)各個(gè)輸入端口均采用RC濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為1020ms。(3)各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。(4)采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。(5)對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。(6)良好的自診斷功能，一

14、旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采取有效措施，以防止故障擴(kuò)大。2、豐富的I/O接口模塊PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如:交流或直流;開關(guān)量或模擬量;電壓或電流;脈沖或電位;強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如:按鈕;行程開關(guān);接近開關(guān);傳感器及變送器;電磁線圈;控制閥等直接連接。另外，為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對(duì)話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等。3、采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電

15、纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4、編程簡(jiǎn)單易學(xué)PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。5、安裝簡(jiǎn)單，維修方便PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。第三章 可編程控制器概述3.1 PLC的系統(tǒng)組成與工作原理3.1.1 PLC的組

16、成結(jié)構(gòu)PLC本質(zhì)上是一臺(tái)用于控制的專用計(jì)算機(jī)，因此它與一般的控制機(jī)在結(jié)構(gòu)上有很大的相似性。PLC的主要特點(diǎn)是能力，也就是說，它的基本結(jié)構(gòu)主要是圍繞著適宜于過程控制的要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式和組合式兩類。整體式PLC是將中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口等組裝成一體，構(gòu)成主機(jī)。另外還有獨(dú)立的I/O擴(kuò)展單元與主機(jī)配合使用。主機(jī)中，CPU是PLC的核心，I/O單元是連接CPU與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的接口電路，通信接口用于PLC與編程器和上位機(jī)等外部設(shè)備的連接。組合式PLC將CPU單元、輸入單元、輸出單元、智能I/O單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電

17、路板或模塊，各模塊插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系。裝有CPU單元的底板稱為CPU底板，其它稱為擴(kuò)展底板。CPU底板與擴(kuò)展底板之間通過電纜連接，距離一般不超過10m。3.1.2 PLC的掃描工作原理與其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相同，PLC的CPU采用分時(shí)操作原理，每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作，隨時(shí)間順序執(zhí)行各個(gè)操作。這種分時(shí)操作進(jìn)程稱為CPU對(duì)程序的掃描。PLC上電后，首先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入循環(huán)工作過程。一次循環(huán)可歸納為五個(gè)工作階段，各階段完成的任務(wù)如下：公共處理。復(fù)位監(jiān)控定時(shí)器(WDT)，進(jìn)行硬件檢查，用戶內(nèi)存檢查等。檢查正常后，方可進(jìn)行下面的操作。如果有異常情況，則根據(jù)錯(cuò)誤的嚴(yán)重程度發(fā)出報(bào)警或停

18、止PLC運(yùn)行。I/O刷新。輸入刷新時(shí)，CPU從輸入電路中讀出各輸入點(diǎn)狀態(tài)，并將此狀態(tài)寫入輸入映象寄存器中;輸出刷新時(shí)，將輸出繼電器的元件映象寄存器的狀態(tài)傳送到輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路隔離和功率放大，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。執(zhí)行用戶程序。在程序執(zhí)行階段，CPU按先左后右，先上后下的順序?qū)γ織l指令進(jìn)行解釋、執(zhí)行，CPU從輸入映象寄存器和輸出映象寄存器中讀出各繼電器的狀態(tài)，根據(jù)用戶程序給出的邏輯關(guān)系進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再寫入輸出映象寄存器中。外設(shè)端口服務(wù)。完成與外設(shè)端口連接的外圍設(shè)備(如編程器)或通訊適配器的通信處理。3.2 PLC的發(fā)展趨勢(shì)目前的可編程控制器有以下幾個(gè)方面的發(fā)展趨勢(shì)：(1)向小型化、專用

19、化方向發(fā)展。當(dāng)前開發(fā)出許多簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)、超小型可編程控制器，以使用于單機(jī)控制和機(jī)電一體化，真正成為繼電器的替代品。(2)向大型化、復(fù)雜化、高功能、分散型、多層分布式工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展?？删幊炭刂破鬏斎胼敵鋈萘恳殉^32K，掃描速度小于1mS/千步。（3）編程語言和編程工具朝著標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化方向發(fā)展。可編程控制器問世時(shí)間雖然不長，但已步入成熟階段。這種工業(yè)專用微機(jī)系統(tǒng)是高精技術(shù)普及化的典范，使計(jì)算機(jī)進(jìn)入工業(yè)各行業(yè)，使機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)線控制更新?lián)Q代。可編程控制器將成為工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)控制設(shè)備。第四章 系統(tǒng)的硬件方案與設(shè)計(jì)4.1 傳感器的選型與設(shè)計(jì)傳感器是本設(shè)計(jì)最重要的部件之一，它的選

20、取好壞對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言，非常重要?，F(xiàn)在生產(chǎn)傳感器的公司很多，所研制的傳感器類型也很多，但其性能差異并不很大。本設(shè)計(jì)在選擇傳感器上掌握的基本原則是穩(wěn)定性好，價(jià)格低廉，使用方便。4.1.1 集成溫度傳感器介紹與選型目前主要采用近年來發(fā)展最快的半導(dǎo)體集成溫度傳感器,它內(nèi)部采用差分對(duì)管等線性化技術(shù)及激光校準(zhǔn)手段等,測(cè)溫電路十分簡(jiǎn)單可靠。這類傳感器在生產(chǎn)時(shí)已經(jīng)校準(zhǔn),可省去標(biāo)定工序,大大地方便了用戶的使用。它有多種輸出:如電流型、電壓型、PWM型、數(shù)字型等可供用戶選擇。本論文著重分析電流型、電壓型集成溫度傳感器主要特點(diǎn)及一些典型應(yīng)用。1. 集成溫度傳感器LM35概述LM35概述LM35系列適合用密封的TO-

21、46晶體管封裝，而LM35C就適合于塑料TO-92晶體管封裝它們有如下的特點(diǎn):(1)直接用攝氏溫度校準(zhǔn);(2)線性+l0.mV/比例因數(shù);(3)保證0.5精度(在+25時(shí));(4)-55+150額定范圍;(5)適用于遙控設(shè)備;(6)因晶體片微調(diào)而低費(fèi)用;(7)工作在430V; (8)小于60A漏泄電流;（9）較低自熱，在靜止空氣中0.08; (10)只有1/4非線性值:(11)低阻抗輸出1mA:負(fù)載時(shí)0.1。參數(shù):電源電壓:+35V-0.2V輸出電壓:+6V-1.0V輸出電流:l0mA輸出阻抗：1mA負(fù)載時(shí)0.1漏泄電流：小于60A比例因數(shù)：線性+10.0mV/特定工作溫度范圍:LM35,LM

22、35A為-55+150;LM35C,LM35CA為-40+110；LM35D為0+100。LM35工作原理LM35系列的內(nèi)部框圖如圖2所示。由VT1、VT2構(gòu)成了溫度傳感器，二者的發(fā)射結(jié)面積之比為10:1。A2是電壓放大器。R1、R2分別為VT1和VT2發(fā)射結(jié)壓降的取樣電阻。VD是電流源的溫度補(bǔ)償二極管。由VT3和R3、R4組成了發(fā)射極輸出式電路。其工作原理是利用在不同電流密度下的晶體管VT1、VT2的發(fā)射結(jié)正向壓降之差，作為基本的溫度敏感元件，經(jīng)過變換后，在端獲得與攝氏溫度成正比的電壓輸出信號(hào)。輸出電壓的電壓溫度系數(shù)=10mV/。利用下列公式可計(jì)算出被測(cè)溫度t()：圖2 LM35系列的內(nèi)部框

23、圖 公式（4-1）LM35基本應(yīng)用電路由LM35系列構(gòu)成的簡(jiǎn)易型攝氏溫度傳感電路，分別如圖3（a）（b）所示.(a)圖所示電路的測(cè)溫范圍是+2+150，（b）圖示出的電路測(cè)量滿量程（-55+150）的攝氏溫度。為測(cè)量負(fù)溫度值，需要采用雙電源供電，在輸出端接上電阻R,R的下端接負(fù)電源-Us。R值由下式確定： R=-Us/50A 公式（4-2）舉例說明，當(dāng)Us=+5V,-Us=-5V時(shí)，R=100k。此時(shí)，當(dāng)天=-55時(shí)，Uo=-55mV；當(dāng)t分別為+25、+150時(shí)，Uo依次為250mV和1500mV。 圖3（a） 圖3（b）采用單電源供電時(shí)為獲得負(fù)電源，可在LM35的GND與公共地址之間，串入

24、兩只IN914型硅二極管VD1、VD2，以提供-1.4V的負(fù)電源。電路如圖4所示，測(cè)溫范圍-55+150。圖4 單電源供電時(shí)全范圍測(cè)溫電路為了滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過比較和選擇認(rèn)為LM35型號(hào)的集成溫度傳感器更加適合本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。此傳感器采用己知溫度系數(shù)的基準(zhǔn)源作為溫敏元件。芯片內(nèi)部則采用差分對(duì)管等線性化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了溫敏傳感器的線性化，也提高了傳感器的精度與熱敏電阻、熱電偶等傳統(tǒng)傳感器相比，具有線性好、精度高、體積小、校準(zhǔn)方便、價(jià)格低、外圍電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，非常適合本系統(tǒng)溫度采集的測(cè)量工作。為了實(shí)現(xiàn)-2555的溫度測(cè)量范圍，采用LM35的全溫度測(cè)量接線方法，具體的接線圖如圖5所示圖5 設(shè)計(jì)接線圖

25、圖中：電阻R的阻值按照R=Vcc/50mA來選擇電路的輸出電壓與溫度的線性關(guān)系為：1)環(huán)境溫度150,U=1500mV；2)環(huán)境溫度25，U=250mV；3)環(huán)境溫度-55，U=-550mV由于所測(cè)量的溫度范圍是-2555 。所以，在實(shí)際應(yīng)用電路中的電壓信號(hào)的輸出量值在-0.25V0.55V之間。4.1.2 集成濕度傳感器介紹與選型1.濕度的概念濕度是表示空氣中水蒸氣含量多少的尺度。在物理學(xué)和氣象學(xué)中，大氣濕度的表示方法是多種多樣的，而且都有各自的物理量和相應(yīng)單位。在諸多方法中，習(xí)慣使用的是絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度。絕對(duì)濕度：絕對(duì)濕度定義為在每立方米濕空氣中，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所含水蒸汽的質(zhì)量，以字符表示

26、，單位 。再由氣體狀態(tài)方程式可得 公式（4-3）式中為空氣中水蒸氣的分壓力(帕)；T為空氣中的干球絕對(duì)溫度(K)；t為空氣中干球的攝氏溫度()；為水蒸氣的氣體常數(shù)，=461。相對(duì)濕度:相對(duì)濕度是指空氣中水蒸氣分壓力與同溫度下飽和水蒸汽壓力之比值。用r表示相對(duì)濕度為： 公式（4-4）2.集成濕度傳感器介紹選擇集成濕度傳感器應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：感濕性能好、靈敏度高、響應(yīng)速度快、測(cè)量范圍寬，要有較好的一致性、可重復(fù)性，線性度要好、濕滯小較高的穩(wěn)定性和可靠性，有較強(qiáng)的抗污染能力、使用壽命長。目前，國外生產(chǎn)集成濕度傳感器的主要廠家及典型產(chǎn)品分別為Honeywell公司（HIH-3602、HIH-3605、H

27、IH-3610型），Humirel公司（HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型），Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。3.濕度傳感器選擇及電路設(shè)計(jì)由于HM1500濕度傳感器的精度較高，測(cè)量范圍大，反應(yīng)時(shí)間較快，溫度依賴性比較低，長期穩(wěn)定性能好，用戶使用方便，價(jià)格實(shí)惠，是性價(jià)比極高的一款集成濕度傳感器，故本方案采用HM1500做為濕度測(cè)量的傳感器。HM1500是法國Humirel公司于2002年推出的一種基于硬質(zhì)封裝的HS1101濕敏電容的電壓輸出式集成濕度傳感器。它將側(cè)面接觸式濕敏電容與濕度信號(hào)調(diào)理器集成在一個(gè)模塊中，集成度高，有很小的易于安裝的接頭，因此不需

28、要外圍元件，使用非常方便。其主要特點(diǎn)是采用恒壓供電，輸出與相對(duì)濕度呈比例關(guān)系的伏特級(jí)電壓信號(hào)，響應(yīng)速度快，對(duì)溫度的依賴性非常低，可靠性與長期穩(wěn)定性高，互換性好，專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，浸水無影響，長時(shí)間處于飽和狀態(tài)后能快速脫濕，抗污染能力強(qiáng)。一、HM1500的性能特點(diǎn)：內(nèi)部包含由濕敏電容構(gòu)成的橋式振蕩器、低通濾波器和放大器，能輸出與相對(duì)濕度成線性關(guān)系的直流電壓信號(hào)，輸出阻抗為70，適配帶ADC的單片機(jī)。HM1500屬于通用型濕敏傳感器，測(cè)量范圍是（0%100%）RH，輸出電壓范圍是+1V+4V。相對(duì)濕度為55%時(shí)的標(biāo)稱輸出電壓為2.48V。測(cè)量精度為3%RH，靈敏度為+25mV/RH，溫度系數(shù)為

29、0.1%RH/，濕度遲滯為1.5%RH，響應(yīng)時(shí)間為5s。產(chǎn)品的互換性好，抗腐蝕性強(qiáng)。不受水凝結(jié)的影響，長期穩(wěn)定性指標(biāo)為0.5%RH/年。采用+5V電源（允許范圍是+4.75V+5.25V），工作電流為0.4mA（典型值），漏電流300A。工作溫度范圍是-30+60。二、HM1500的工作原理：HM1500采用恒壓供電，內(nèi)置放大電路，能輸出與相對(duì)濕度呈比例關(guān)系的伏特級(jí)電壓信號(hào)，響應(yīng)速度快、重復(fù)性好、抗污染能力強(qiáng)。HM1500的測(cè)濕元件選用濕敏電容HS1101，在一個(gè)有機(jī)玻璃或玻璃片上首先用擴(kuò)散法制作兩個(gè)電極，然后涂上有機(jī)膜作為介質(zhì)，形成一個(gè)電容器件。當(dāng)外界相對(duì)濕度變化時(shí)，感濕膜能吸附和釋放水汽分

30、子，引起其介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使元件電容量改變。利用電容量與相對(duì)濕度的函數(shù)關(guān)系即可測(cè)量濕度。內(nèi)部電路框圖如圖6。HM1500的輸出電壓與相對(duì)濕度的響應(yīng)曲線如圖7。運(yùn)用最小二乘法可以求出其輸出電壓與相對(duì)濕度之間的關(guān)系： =1.079+0.2568RH 公式（4-5）HM1500橋 式振蕩電路低 通濾波器放大器 U。 圖6 HM1500工作原理圖7 HM1500的輸出電壓與相對(duì)濕度的響應(yīng)曲線在（10%95%）RH范圍內(nèi)，時(shí)，輸出電壓與相對(duì)濕度的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表4.1。表4.1 HM1500的與RH的對(duì)應(yīng)關(guān)系()RH/(%)101520253035404550/V1.3251.4651.6001.73

31、51.8601.9902.1102.2352.360RH/(%)556065707580859095/V2.4802.6052.3702.8602.9903.1253.2603.4053.555當(dāng)時(shí)，可按下式對(duì)讀數(shù)值加以修正： 公式（4-6）下圖為HM1500內(nèi)部電路圖，圖8 HM1500內(nèi)部電路圖4.2 PLC的選型與模塊配置選擇合適的機(jī)型是PLC控制系統(tǒng)的硬件配置的關(guān)鍵問題，目前，國內(nèi)外生產(chǎn)PLC的廠家很多，如西門子、三菱、松下、歐姆龍、LG、ABB公司等，不同的廠家的PLC產(chǎn)品雖然基本功能相似，但有些特殊功能、價(jià)格、服務(wù)及使用的編程指令和編程軟件都不相同。而同一個(gè)廠家生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品又有

32、不同的系列，同一系列又有不同的CPU型號(hào)，不同系列、不同型號(hào)的產(chǎn)品在功能上有較大的差別。因此如何學(xué)用合適的機(jī)型至關(guān)重要。4.2.1 PLC的選型原則在滿足控制要求的前提下選型時(shí)應(yīng)選最佳的性價(jià)比，一般可以從以下幾個(gè)方面考慮：1.I/O點(diǎn)數(shù)估算I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的一項(xiàng)重要指標(biāo)。合理選擇I/O點(diǎn)數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求有可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入輸出點(diǎn)總數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象的模擬量、開關(guān)量、輸入/輸出設(shè)備狀況（包括模擬量、開關(guān)量、輸出類型）來確定，一般一個(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)?？紤]到今后的擴(kuò)充，一般應(yīng)估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)再加上15%20%的備用量。本設(shè)計(jì)所占用的I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算：輸入信號(hào)：

33、開始按鈕，需要一個(gè)輸入點(diǎn)；停止按鈕，需要一個(gè)輸入點(diǎn)；計(jì)數(shù)值加1按鈕，需一個(gè)輸入點(diǎn)；計(jì)數(shù)值減1按鈕，需要一個(gè)輸入點(diǎn)。以上共需要4個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)，考慮以后對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有20%的備用點(diǎn)，即用420%=1，取1個(gè)點(diǎn)，這樣共用5個(gè)輸入點(diǎn)。輸出信號(hào)：一共要用十七個(gè)LED數(shù)碼管，段選碼需要使用8個(gè)輸出點(diǎn)；位選通信號(hào)如果使用74LS138譯碼器則需要4個(gè)輸出點(diǎn)；顯示“-”的一個(gè)數(shù)碼管需要1個(gè)輸出點(diǎn)；以上共需要13個(gè)輸出點(diǎn)考慮以后對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有20%的備用點(diǎn)，即1320%=2.6，取3個(gè)點(diǎn)，這樣共用16個(gè)輸出點(diǎn)。2、用戶存儲(chǔ)容量估算用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)

34、算處理量、量程結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)I/O點(diǎn)及有關(guān)功能器占用內(nèi)存大致如下：開關(guān)量輸入元件：1020B/點(diǎn)；開關(guān)量輸出元件：510B/點(diǎn)；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2B/個(gè)；模擬量：100150B/點(diǎn)；通信接口：一個(gè)接口一般需要300B以上；根據(jù)上面算出總字?jǐn)?shù)再加上25%左右的備用量，就可以估算出程序所需要的內(nèi)存量，從而選擇合適的PLC內(nèi)存。本設(shè)計(jì)所需CPU內(nèi)存的計(jì)算：開關(guān)量輸入元件5點(diǎn)1020B/點(diǎn)50120B；開關(guān)量輸出元件：16點(diǎn)510B/點(diǎn)80160B；模擬量：2點(diǎn)100150B/點(diǎn)200300B；總需內(nèi)存量：330570B；4.2.2 本系統(tǒng)中可編程序控制器的選

35、取及其特點(diǎn)目前PLC使用性能較好的SIEMENS公司、日本的三菱、歐姆龍、美國的AB公司，根據(jù)性價(jià)比的選擇，根據(jù)被控對(duì)象的I/0點(diǎn)數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮，本設(shè)計(jì)采用SIEMENS公司的S7-200系列PLC。1.Siemens S7-200系列PLC特性一、Siemens S7-200主要功能模塊介紹（1）CPU模塊S7-200的CPU模塊包括一個(gè)中央處理單元、電源以及數(shù)字I/O點(diǎn)，這些都被集成在一個(gè)緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，輸入部分從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中采集信號(hào)，輸出部分則輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。從CPU模塊的功能來看，CPU模塊為CPU22*，它具有如下五

36、種不同的結(jié)構(gòu)配置的CPU單元。CPU224它有14輸入/10輸出，I/0共計(jì)24點(diǎn)。和前兩者相比，存儲(chǔ)容量擴(kuò)大了一倍，它可以有7個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘，它有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)的處理能力，是使用得最多S7-200產(chǎn)品。CPU226它有24輸入/16輸出，I/0共計(jì)40點(diǎn)，和CPU224相比，增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)。它可用于點(diǎn)數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。（2）開關(guān)量I/O擴(kuò)展模塊當(dāng)CPU的I/0點(diǎn)數(shù)不夠用或需要進(jìn)行特殊功能的控制時(shí)，就要進(jìn)行I/O擴(kuò)展，I/O擴(kuò)展包括I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和功能模塊的擴(kuò)展。通常開關(guān)量I/O模塊產(chǎn)品分3種類型:輸入模塊、輸出模塊以及輸入/輸出模塊

37、。典型的數(shù)字量I/O擴(kuò)展模塊有:輸入擴(kuò)展模塊EM221有兩種:8點(diǎn)DC、8點(diǎn)AC輸入;輸出擴(kuò)展模塊EM222有三種:8點(diǎn)DC晶體管輸出，8點(diǎn)AC輸出、8點(diǎn)繼電器輸出。輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊EM223有六種:分別為4點(diǎn)(8點(diǎn)、16點(diǎn))DC輸入/4點(diǎn)(8點(diǎn)、16點(diǎn))DC輸出、4點(diǎn)(8點(diǎn)、16點(diǎn))DC輸入/4點(diǎn)(8點(diǎn)、16點(diǎn))繼電器輸出。2.本設(shè)計(jì)PLC的配置本設(shè)計(jì)選用S7-200系列PLC的CPU的型號(hào)為CPU226（24輸入/16輸出，I/0共計(jì)40點(diǎn)）和模擬量輸入模塊EM231。EM231配置 表4.2所示為如何使用DIP開關(guān)設(shè)置EM231模塊。開關(guān)1、2和3可選擇模擬量輸入范圍。所有的輸入設(shè)

38、置成相同的模擬量輸入范圍。下表中，ON為接通，OFF為斷開。表4.2 EM231選擇模擬量輸入范圍的開關(guān)表單極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3ONOFFON0到10V2.5mVONOFF0到5V1.25mV0到20mA5uA雙極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3OFFOFFON-5V到+5V2.5mVONOFF-2.5V到+2.5V1.25mVEM231輸入數(shù)據(jù)格式模擬量輸入模塊的分辨率通常以A/D轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)數(shù)字量的位數(shù)來表示，模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量數(shù)據(jù)值是12位二進(jìn)制數(shù)。數(shù)據(jù)值的12位在CPU中的存放格式為最高有效位為符號(hào)位：0表示正值數(shù)據(jù)字，1表示負(fù)值數(shù)

39、據(jù)字。 單極性數(shù)據(jù)格式：對(duì)于單極性數(shù)據(jù)，其2個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元的低3位均為0，數(shù)據(jù)值12位是放在第314位區(qū)域，如圖4-9所示。這12位數(shù)據(jù)字的最大值應(yīng)為-8=32760。EM231模擬量輸入模塊A/D轉(zhuǎn)換單極性數(shù)據(jù)格式的全量程范圍設(shè)置為032000。差值32760-32000=760則用于偏置/增益，由系統(tǒng)完成。由于第15位為0，表示正值數(shù)據(jù)字。雙極性數(shù)據(jù)字格式：對(duì)于雙極性數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)單元（2個(gè)字節(jié)）的低4位均為0，數(shù)據(jù)值12位是存放在第415位區(qū)域。最高有效位為符號(hào)位，如圖4-9所示。雙極性數(shù)據(jù)字格式的全量程反為設(shè)置為-32000+32000。MSB LSB15 2 1 0數(shù)據(jù)值12位單極性數(shù)

40、據(jù)MSB LSB 15 3 2 1 0數(shù)據(jù)值12位雙極性數(shù)據(jù) 圖9 EM231輸入數(shù)據(jù)字格式4.3 顯示方案的設(shè)計(jì)4.3.1 與LED顯示相關(guān)的知識(shí)本設(shè)計(jì)采用LED數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。LED數(shù)碼管也稱半導(dǎo)體數(shù)碼管，是目前數(shù)字電路中最常用的顯示器件。七段LED顯示器由七個(gè)發(fā)光段構(gòu)成，每段均是一個(gè)LED二極管，這7個(gè)發(fā)光段分別為a,b,c,d,e,f和g,通過控制不同段的點(diǎn)亮和熄滅,可顯示16進(jìn)制數(shù)字09和A,B,C,D,E,F,也能顯示H，L，P等字符。有的產(chǎn)品還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)DP位段，用來顯示小數(shù)。LED顯示器以發(fā)光二極管作為顯示發(fā)光部件，每段并按共陰極方式或共陽極方式連接后封裝而成的。共

41、陽極結(jié)構(gòu)中，各LED二極管的陽極被連在一起，使用時(shí)要將它與+5V相連，而把各段的陰極連到器件的相應(yīng)引腳上。當(dāng)要點(diǎn)亮某一段時(shí)，只要將相應(yīng)的引腳（陰極）接低電平。對(duì)于共陰極結(jié)構(gòu)的LED顯示器，陰極連在一起后接地，各陽極段接到器件的引腳 上，要想點(diǎn)亮某一段時(shí)，只要將相應(yīng)引腳接高電平。LED顯示器的一個(gè)段發(fā)光時(shí)，通過該段的平均電流約為10mA20mA。將一個(gè)8位并行輸出口與顯示器的發(fā)光二極管引腳相連，8位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符，通常將控制發(fā)光二極管的8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼。共陽極與共陰極的段選碼互為補(bǔ)數(shù)。LED顯示器與顯示方式:LED顯示器有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。L

42、ED顯示器工作在靜態(tài)顯示方式下，共陰極或共陽極連接在一起接地或+5V；每位的段選線（adp）與一個(gè)8位并行口相連。顯示電路中，每一位可獨(dú)立顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。由于每一位由一個(gè)8位輸出口控制段選碼，故在同一時(shí)間里每一位顯示字符可以各不相同。N位靜態(tài)顯示器要求有N8根I/O口線，占用I/O資源較多。故在位數(shù)較多時(shí)往往采用動(dòng)態(tài)顯示方式。LED動(dòng)態(tài)顯示方式，在多位LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由相應(yīng)的I/O口線控制。8位LED動(dòng)態(tài)顯示電路只需要兩個(gè)8位I/O口。其中一個(gè)

43、控制段選碼，另一個(gè)控制位選。由于所有位的段選碼皆由一個(gè)I/O控制，因此，在每個(gè)瞬間，8位LED只可能顯示相同的字符。要想每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式。即在每一瞬間只使某一位顯示相應(yīng)字符。在此瞬間，段選控制I/O口輸出相應(yīng)字符段選碼，位選控制I/O口在該顯示位送入選通電平（共陰極送低電平，共陽極送高電平）以保證該位顯示相應(yīng)字符。如此輪流，使每位顯示該位應(yīng)該顯示字符，保持一段時(shí)間，以造成視覺暫留效果。4.3顯示方案的設(shè)計(jì)4.3.1 與LED顯示相關(guān)的知識(shí)本設(shè)計(jì)采用LED數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。LED數(shù)碼管也稱半導(dǎo)體數(shù)碼管，是目前數(shù)字電路中最常用的顯示器件。七段LED顯示器由七個(gè)發(fā)光段

44、構(gòu)成，每段均是一個(gè)LED二極管，這7個(gè)發(fā)光段分別為a,b,c,d,e,f和g,通過控制不同段的點(diǎn)亮和熄滅,可顯示16進(jìn)制數(shù)字09和A,B,C,D,E,F,也能顯示H，L，P等字符。有的產(chǎn)品還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)DP位段，用來顯示小數(shù)。LED顯示器以發(fā)光二極管作為顯示發(fā)光部件，每段并按共陰極方式或共陽極方式連接后封裝而成的。共陽極結(jié)構(gòu)中，各LED二極管的陽極被連在一起，使用時(shí)要將它與+5V相連，而把各段的陰極連到器件的相應(yīng)引腳上。當(dāng)要點(diǎn)亮某一段時(shí)，只要將相應(yīng)的引腳（陰極）接低電平。對(duì)于共陰極結(jié)構(gòu)的LED顯示器，陰極連在一起后接地，各陽極段接到器件的引腳 上，要想點(diǎn)亮某一段時(shí)，只要將相應(yīng)引腳接高電平。LE

45、D顯示器的一個(gè)段發(fā)光時(shí)，通過該段的平均電流約為10mA20mA。將一個(gè)8位并行輸出口與顯示器的發(fā)光二極管引腳相連，8位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符，通常將控制發(fā)光二極管的8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼。共陽極與共陰極的段選碼互為補(bǔ)數(shù)。LED顯示器與顯示方式:LED顯示器有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。LED顯示器工作在靜態(tài)顯示方式下，共陰極或共陽極連接在一起接地或+5V；每位的段選線（adp）與一個(gè)8位并行口相連。顯示電路中，每一位可獨(dú)立顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。由于每一位由一個(gè)8位輸出口控制段選碼，故在同一時(shí)間里每一位顯示字符可以各不

46、相同。N位靜態(tài)顯示器要求有N8根I/O口線，占用I/O資源較多。故在位數(shù)較多時(shí)往往采用動(dòng)態(tài)顯示方式。LED動(dòng)態(tài)顯示方式，在多位LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由相應(yīng)的I/O口線控制。8位LED動(dòng)態(tài)顯示電路只需要兩個(gè)8位I/O口。其中一個(gè)控制段選碼，另一個(gè)控制位選。由于所有位的段選碼皆由一個(gè)I/O控制，因此，在每個(gè)瞬間，8位LED只可能顯示相同的字符。要想每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式。即在每一瞬間只使某一位顯示相應(yīng)字符。在此瞬間，段選控制I/O口輸出相應(yīng)字符段選碼，位選控制I/O口在該顯示位送入選通電平

47、（共陰極送低電平，共陽極送高電平）以保證該位顯示相應(yīng)字符。如此輪流，使每位顯示該位應(yīng)該顯示字符，保持一段時(shí)間，以造成視覺暫留效果。4.3.2 顯示方案的設(shè)計(jì)由PLC的Q0.0Q0.7提供段選碼顯示，再由Q1.0Q1.3接兩個(gè)74LS138譯碼器的A、B、C及控制端。因?yàn)?4LS138譯碼器輸出的是低電平選通，因此譯碼后需要連接到集電極開路六高壓正相驅(qū)動(dòng)器74LS07輸出低電平來驅(qū)動(dòng)16個(gè)LED數(shù)碼管，最后一個(gè)數(shù)碼管是進(jìn)行溫度顯示的時(shí)候顯示“-”表示輸出溫度為零下幾度，這個(gè)數(shù)碼管由輸出點(diǎn)Q1.4單獨(dú)來驅(qū)動(dòng)。 Q0.7 PLC74LS07驅(qū)動(dòng)器LED顯示器2個(gè)74LS138譯碼器74LS07驅(qū)動(dòng)器

48、74LS06驅(qū)動(dòng)器 8 Q0.0 Q1.0 3 Q1.3 Q1.4圖10 顯示方案原理框圖顯示方案采用74LS138譯碼器進(jìn)行I/O口的擴(kuò)展，把需要的輸出點(diǎn)數(shù)從25位減少到了13位，從而大大減少了所需要的輸出點(diǎn)數(shù)，不需要進(jìn)行額外的I/O口擴(kuò)展，就能實(shí)現(xiàn)十七個(gè)LED的動(dòng)態(tài)顯示。4.4 工作電源部分+5V電源是本系統(tǒng)不可缺少的部件，對(duì)電源的選擇設(shè)計(jì)應(yīng)遵守三個(gè)原則: 首先是功率，即電源提供的電流應(yīng)是系統(tǒng)所需電流的二倍以上。以保證電路狀態(tài)突變時(shí)有足夠的電流供應(yīng)。其次是干擾，即通過電源進(jìn)入系統(tǒng)的干擾盡可能的少，以避免單片機(jī)寄存器值的突變，或干擾指令的正確執(zhí)行。最后是電壓上升速度，即從上電到系統(tǒng)正常工作電

49、壓所需時(shí)間。在溫濕度顯示的設(shè)計(jì)中，為了在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的方便，設(shè)計(jì)了外接220V交流電壓的電源模塊，它可以將220V交流電壓變換為12V直流電壓輸出，12V直流電壓作為線性三端穩(wěn)壓芯片LM7805的輸入，穩(wěn)壓后可以很好的輸出5V標(biāo)準(zhǔn)直流電壓。設(shè)計(jì)電源電路原理如圖10所示。圖11 +5V電源模塊電路在電源原理圖中，C1, C2是12伏電源濾波電容，C1是一大的電解電容，C2是一個(gè)常規(guī)電容，并聯(lián)在大電容旁邊的目的是降低高頻內(nèi)阻，小電容可以提供一個(gè)小內(nèi)阻的高頻通道，降低電源全頻帶內(nèi)阻，C2取0.10.01F，可取瓷介、獨(dú)石、紙介等電容。三端穩(wěn)壓芯片LM7805將電壓穩(wěn)壓成5伏直流電源提供給傳感器使用，

50、C3,C4兩個(gè)電容是5伏電源的濾波電容，作用與C1, C2相同。電阻和綠色的LED組成5伏電源的工作指示電路，只要電源部分正常，綠色的LED就會(huì)點(diǎn)亮，可以根據(jù)這LED來判斷整個(gè)電源部分是否工作正常。下圖為總設(shè)計(jì)圖：圖11 總設(shè)計(jì)框圖第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 顯示系統(tǒng)主程序本溫度濕度顯示系統(tǒng)主要測(cè)試的是室內(nèi)環(huán)境的溫濕度，不需要進(jìn)行溫、濕度的實(shí)時(shí)控制，因此系統(tǒng)對(duì)溫、濕度顯示精度的要求不是很高，為了省去繁瑣的數(shù)據(jù)采樣、濾波等處理程序，本設(shè)計(jì)采用定時(shí)1S進(jìn)行數(shù)據(jù)讀入方式，從而簡(jiǎn)化了程序的設(shè)計(jì)，提高了程序運(yùn)行的可靠性。開始初始化過程溫濕度讀取時(shí)間校正？定時(shí)時(shí)間到？時(shí)間校正LED顯示時(shí)間讀取 N Y N

51、 Y 圖11顯示系統(tǒng)主程序基本流程圖5.1.1 溫度讀入子程序由于本溫度、濕度監(jiān)測(cè)與顯示系統(tǒng)主要工作在室溫范圍內(nèi)，因此溫度測(cè)量顯示范圍確定在-25+55之間,溫度安全范圍設(shè)定為-10+30，當(dāng)超過這個(gè)范圍時(shí)進(jìn)行報(bào)警。集成溫度傳感器LM35測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)信號(hào)（直流電壓信號(hào)-250mV550mV）經(jīng)過模擬量輸入模塊輸入，經(jīng)模塊內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換成12位數(shù)據(jù)存放在寄存器之中，在經(jīng)過內(nèi)部程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理和運(yùn)算后，再輸入到規(guī)定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之中以備其他程序的調(diào)用。具體溫度讀入子程序流程圖如圖5-2。初始化（清AC0）讀入溫度值到AC0數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)是正數(shù)？數(shù)據(jù)處理及運(yùn)算數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換為正數(shù)數(shù)據(jù)處理及運(yùn)算數(shù)據(jù)

52、存儲(chǔ)子程序2開始子程序0結(jié)束Y N圖12 溫度讀入子程序流程圖5.1.2 濕度讀入子程序濕度的讀入程序的大體流程和溫度的原理基本相同如下圖5-3，這里不再贅述。集成濕度傳感器HM1500的測(cè)量范圍為（0100%RH）輸出電壓范圍（+1+4V）輸出電壓信號(hào)與相對(duì)濕度之間的計(jì)算關(guān)系(Ta=+23時(shí))為：U。=1.079+0.2568RH 公式（5-1） 集成濕度傳感器一般都需要溫度補(bǔ)償，當(dāng)溫度不是+23時(shí)，HM1500溫度補(bǔ)償公式為：初始化（清AC0）數(shù)據(jù)處理及運(yùn)算溫度校正（數(shù)據(jù)計(jì)算）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)子程序3開始子程序1結(jié)束溫度報(bào)警？報(bào)警處理 公式（5-2） N Y Y圖13 濕度讀入子程序流程圖5.1.3 顯示子程序由于測(cè)溫范圍設(shè)定在-2555，因此溫度顯示需要使用三個(gè)LED數(shù)碼管，兩位進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，一位進(jìn)行符號(hào)位顯示，居中的“-”表示負(fù)號(hào)，此位LED數(shù)碼管還兼有溫度和濕度報(bào)警的作用，當(dāng)溫度超過允許的設(shè)定范圍時(shí)LED最上面