專利名稱：電子干濕球溫濕度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于測量植物或蔬菜培養(yǎng)室、實(shí)驗(yàn)室、倉庫、辦公室等環(huán)境的溫度、濕度的測量裝置，更詳細(xì)地是涉及自動測算出環(huán)境溫度、濕度的電子干濕球溫濕度計(jì)。
現(xiàn)有的用于測量環(huán)境溫度、濕度的裝置主要是干濕球溫度計(jì)，其結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)簡易，測算可靠。由于球溫度計(jì)和濕球溫度計(jì)構(gòu)成，均采用水銀(或酒精)溫度計(jì)，使用時(shí)，分別人工測出干球溫度值和濕球溫度值，經(jīng)人工查表獲得環(huán)境的濕度值。這種裝置存在如下缺點(diǎn)1、采用人工測量溫度，較煩瑣；2、需要人工查表獲得濕度值，不方便；3、不能自動校準(zhǔn)溫濕度值；4、只能現(xiàn)場獲取采集數(shù)據(jù)，不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視現(xiàn)場情況。
本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能夠直接測量和顯示環(huán)境的溫、濕度，并能實(shí)現(xiàn)對溫濕度值的校準(zhǔn)的電子干濕球溫濕度計(jì)。
本實(shí)用新型的目的還在于提供一種電子干濕球溫濕度計(jì)，除了能夠直接測量和顯示環(huán)境的溫、濕度，并能實(shí)現(xiàn)對溫濕度值的校準(zhǔn)外，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視現(xiàn)場情況。
本實(shí)用新型的電子干濕球溫濕度計(jì)由單片機(jī)、顯示器、兩個(gè)溫度傳感器、地址開關(guān)、補(bǔ)償編碼開關(guān)構(gòu)成；顯示器、兩個(gè)溫度傳感器、地址開關(guān)、補(bǔ)償編碼開關(guān)分別與單片機(jī)連接。
單片機(jī)內(nèi)固化了運(yùn)行程序，由主程序及若干子程序構(gòu)成，主程序運(yùn)行時(shí)完成測量干濕球溫度，查濕度表及顯示溫度及濕度等操作。子程序配置了下列模塊初始化置各I/O端口初態(tài)，清除內(nèi)存，設(shè)中斷；顯示驅(qū)動寫顯示緩沖區(qū)，段碼查表，串行輸出；數(shù)據(jù)通訊站地址判別，串行接收，串行發(fā)送，通訊半工操作控制；測干濕球溫度干球測溫，濕球測溫，DS1820寫入程序，DS1820讀出程序；比例校正支持溫濕度值校正；緩變程序支持濕度緩變顯示；軟延遲子程序用軟件循環(huán)方式，延遲2ms，20ms，及1s。
顯示器可以是現(xiàn)有的一般顯示器，如數(shù)碼管顯示器、液晶顯示器，用于顯示溫度值、濕度值。
溫度傳感器可直接測出干球溫度，測濕球溫度時(shí)在溫度傳感器元件外用布包裹，將布浸入水箱或水瓶等中。
補(bǔ)償編碼開關(guān)是一種并行輸入串行輸出I/O芯片，用于修正溫度值和濕度值。
地址開關(guān)用于讀入開關(guān)值，此開關(guān)值若為零，則不用做站地址，而作為調(diào)試狀態(tài)運(yùn)行，當(dāng)非零時(shí)才作為有效地址。
為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊，該電子干濕球溫濕度計(jì)的單片機(jī)還可以連接一通訊器，用于接受和傳送數(shù)據(jù)，可以采用RS-232、RS-485、RS-422等型號的通訊器。
使用時(shí)，該裝置可以單獨(dú)使用，也可以聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，通入所要求的電壓時(shí)，儀表自動運(yùn)行，順序重復(fù)顯示溫度及相對濕度值，即首先P標(biāo)志下顯示溫度值，保持?jǐn)?shù)秒，后以H標(biāo)志顯示相對濕度值。如聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，需首先撥定地址開關(guān)，確定儀表的站地址，并通過通訊器輸出端子與總線連接。
該裝置的工作過程如下2個(gè)相同的電子式溫度傳感器，分別置于空氣(干球)及與小水瓶連接的紗布中(濕球)，裝置自動測量分別得到干，濕兩個(gè)溫度值，按干濕球濕度計(jì)原理，經(jīng)單片機(jī)自動查表，得出濕度值，裝置給出空氣溫度及濕度的數(shù)字顯示(都是2位數(shù)字)，讀數(shù)可以通過開關(guān)用軟件進(jìn)行校準(zhǔn)，同時(shí)裝置設(shè)計(jì)有標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊器總線接口及通訊地址設(shè)定開關(guān)，可以與具有同類總線的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)距離通訊。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于本實(shí)用新型以電子溫度計(jì)取代水銀或酒精溫度計(jì)，采用單片機(jī)配合其他部件完成對溫度與濕度測算、對溫濕度值校準(zhǔn)等工作，使本實(shí)用新型的裝置可以自動測出并顯示環(huán)境溫濕度，省卻了人工操作的繁雜步驟；2、本實(shí)用新型由于采用了通訊器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊，不必人工到現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)。
3、本實(shí)用新型成本相對較低，且有寬的環(huán)境適應(yīng)能力(寬的溫濕度范圍)，及長的壽命，易于維護(hù)，校準(zhǔn)簡單。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是本實(shí)用新型的另一結(jié)構(gòu)方框圖；圖3是本實(shí)用新型的一個(gè)外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型的電路圖。
下面通過實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型作更詳細(xì)的說明。
實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)用新型的電子干濕球溫濕度計(jì)由單片機(jī)1、顯示器2、兩個(gè)溫度傳感器3和4、地址開關(guān)5、補(bǔ)償編碼開關(guān)6構(gòu)成；顯示器2、兩個(gè)溫度傳感器3和4、地址開關(guān)5、補(bǔ)償編碼開關(guān)6分別與單片機(jī)1連接。
如圖2所示，本實(shí)用新型的電子干濕球溫濕度計(jì)還可以由單片機(jī)1、顯示器2、兩個(gè)溫度傳感器3和4、地址開關(guān)5、補(bǔ)償編碼開關(guān)6、通訊器7構(gòu)成；顯示器2、兩個(gè)溫度傳感器3和4、地址開關(guān)5、補(bǔ)償編碼開關(guān)6、通訊器7分別與單片機(jī)1連接。
如圖3所示，在托架8上固定了機(jī)箱9和水箱10，單片機(jī)1、地址開關(guān)5、補(bǔ)償編碼開關(guān)6、通訊器7安裝在機(jī)箱9內(nèi)，顯示器2安裝在機(jī)箱9正面，溫度傳感器3和4安裝在機(jī)箱9下端，測濕球溫度的溫度傳感器4表面用布包裹并浸入水箱10。
結(jié)合圖2和圖4可以了解本實(shí)施例裝置及其各個(gè)部件的具體例子。
單片機(jī)1本實(shí)用新型電路簡單，裝配容易，運(yùn)行可靠，主要依靠固化于單片機(jī)內(nèi)的程序，支持全機(jī)運(yùn)行。
本實(shí)施例選用AT89C2051作為單片機(jī)，它是MCS-51系列單片機(jī)的縮編版本，除I/O端口共15位(正版為32位)較少外，其余部分與正版MCS-51完全兼容。本機(jī)復(fù)位電路不采用通常的R-C方式，而采用了MAXIM公司的新產(chǎn)品復(fù)位專用芯片MAX810，該芯片在上電時(shí)可自動產(chǎn)生寬約240ms的正復(fù)位脈沖，使單片機(jī)復(fù)位啟動程序運(yùn)行。并且在電源因接觸不良而引起短暫跳動時(shí)也可產(chǎn)生復(fù)位脈沖，防止了因此出現(xiàn)的死機(jī)現(xiàn)象。本機(jī)選用18.432MHZ晶體為主振源。15路I/O分配如下A.P1.0-P1.4共5位用于確定本機(jī)地址；B.P3.5用于讀干球溫度；C.P3.4用于讀濕球溫度；D.P1.5，P1.6用于驅(qū)動顯示；E.P3.0，P3.1，P1.7用于數(shù)據(jù)通訊；F.P3.2，P3.3，P3.7用于讀取校正參數(shù)。
AT89C2051中固化了運(yùn)行軟件，程序由主程序及若干子程序構(gòu)成，主程序運(yùn)行時(shí)完成測量干濕球溫度，查濕度表及顯示溫度及濕度等操作。在程序中固化了一個(gè)相對濕度表，其“行”的溫差按1℃劃分，其“列”標(biāo)定干濕球溫差按0.5℃劃分，占用了40％的程序空間。
在查表并讀出相對濕度中用了若干數(shù)據(jù)處理程序B1校正用于校正干球溫度偏差B2校正用于校正濕球溫度偏差B3校正用于校正取值比例。
隨著濕球裝配工藝的差異，引入不同的校正，現(xiàn)取4擋0％，-10％，-15％，-20％以取得濕度值的各表的橫向一致性。
緩變校正減少濕度查表中的跳動性，便于顯示濕度值，提高可讀性。單片機(jī)配備了若干子程序模塊初始化置各I/O端口初態(tài)，清除內(nèi)存，設(shè)中斷；顯示驅(qū)動寫顯示緩沖區(qū)，段碼查表，串行輸出；數(shù)據(jù)通訊站地址判別，串行接收，串行發(fā)送，通訊半工操作控制；
測干濕球溫度干球測溫，濕球測溫，DS1820寫入程序，DS1820讀出程序；比例校正支持B3校正；緩變程序支持濕度緩變顯示；軟延遲子程序用軟件循環(huán)方式，延遲2ms，20ms，及1s。
顯示器2本實(shí)施例配4位(十進(jìn)制)數(shù)碼顯示。用靜態(tài)顯示方式，由4片74HC164組成了32位移位寄存器支持4只共陽的LED數(shù)碼管數(shù)據(jù)顯示，構(gòu)成有規(guī)則的數(shù)據(jù)顯示鏈，驅(qū)動端只兩位I/O，擴(kuò)充顯示鏈也不增加驅(qū)動端。單片機(jī)(5)用2位I/O P1.5，P1.6支持本顯示。單片機(jī)中固化了顯示驅(qū)動程序，用于支持?jǐn)?shù)據(jù)顯示。
測干球溫度的溫度傳感器3由一只DS1820溫度傳感器構(gòu)成。DS1820為90年代由美國DALLAS公司出品，它是一種集成化測溫元件，內(nèi)部集成了溫度敏感記數(shù)器，地址與命令只讀存儲器及CRC發(fā)生器，它有三根引線，+5，地與信號端。除電源外只需一位I/O端即可接入單片機(jī)(5)，若在單片機(jī)中固化了支持程序即可完成測溫變換，輸出溫度值等操作。
測濕球溫度溫度傳感器4由另一只DS1820構(gòu)成，與3的區(qū)別是，溫度傳感器用布包裹，將布浸入水箱中，可以保持此元件處于100％RH的環(huán)境中，但附著于此濕球表面的水份不斷蒸發(fā)，吸取濕球熱量，使?jié)袂驕囟冉档?，且環(huán)境的濕度值越小，此過程越甚，因此可以用干濕球的溫差來表示環(huán)境的相對濕度。根據(jù)干球溫度，與干濕球溫度差，列出相對濕度表，可從查表讀出濕度值。
地址開關(guān)5本實(shí)施例選用的地址開關(guān)共5位，直接讀P1口即可讀入開關(guān)值。此開關(guān)值若為零，則不用做站地址，而作為調(diào)試狀態(tài)運(yùn)行，當(dāng)非零時(shí)才作為有效地址。
補(bǔ)償編碼開關(guān)6選用一片74HC165?？紤]數(shù)據(jù)修正具有B1，B2，B3三個(gè)修正數(shù)，其中B1為三位，B2為三位，B3為二位，共8位。但單片機(jī)1只能有3位I/O端空余，接入74HC165，可以用此3位將輸入擴(kuò)充至8位。
74HC165為一種并行輸入串行輸出I/O芯片，它有8位并行輸入端，相位相反的兩個(gè)串行輸出端，及兩個(gè)時(shí)鐘輸入，PL為裝入時(shí)鐘，PL下跳沿將并行口數(shù)據(jù)鎖存于內(nèi)部8個(gè)D觸發(fā)器。CLK1下跳沿將數(shù)據(jù)串行輸出。單片機(jī)1將P3.3接于PL產(chǎn)生裝入時(shí)鐘。P3.7接于CLK1產(chǎn)生移位時(shí)鐘，p3.2接Q7執(zhí)行串行數(shù)據(jù)接收。在單片機(jī)1中固化了相應(yīng)的時(shí)序程序，即可將74HC165并行口數(shù)據(jù)讀入單片機(jī)1內(nèi)存，再將其化解為B1，B2，B3三個(gè)校正參數(shù)。
通訊器7用一片RS-485半雙工驅(qū)動片75176構(gòu)成通訊接口。只用3位I/O與之連接，P3.0接收串行數(shù)據(jù)，P3.1發(fā)送串行數(shù)據(jù)，P1.7接收/發(fā)送狀態(tài)控制。本通訊接口符合RS-485標(biāo)準(zhǔn)，可以多臺儀表聯(lián)網(wǎng)。
對電源的要求電源支持全機(jī)運(yùn)行，其規(guī)格為+5V 150mA。電源由整流橋及穩(wěn)壓片7812與7805構(gòu)成，有較大的動態(tài)輸入范圍10-20V交流或直流輸入，均可滿足儀表工作要求。此儀表適于作為統(tǒng)一低壓供電的儀表網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端儀表。
本實(shí)施例的裝置可以單獨(dú)應(yīng)用，也可以聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，通入所要求的電壓時(shí)，儀表自動運(yùn)行，順序重復(fù)顯示溫度及相對濕度值，即首先P標(biāo)志下顯示溫度值，保持?jǐn)?shù)秒，后以H標(biāo)志顯示相對濕度值。如聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，需首先撥定地址開關(guān)，確定儀表的站地址，并通過RS-485輸出端子與RS-485總線連接。其他操作與獨(dú)立運(yùn)行相同。
權(quán)利要求1.一種電子干濕球溫濕度計(jì)，其特征在于由單片機(jī)、顯示器、兩個(gè)溫度傳感器、地址開關(guān)、補(bǔ)償編碼開關(guān)、電源構(gòu)成；顯示器、兩個(gè)溫度傳感器、地址開關(guān)、補(bǔ)償編碼開關(guān)、電源分別與單片機(jī)連接。
2.一種電子干濕球溫濕度計(jì)，其特征在于由單片機(jī)、顯示器、兩個(gè)溫度傳感器、地址開關(guān)、補(bǔ)償編碼開關(guān)、通訊器、電源構(gòu)成；顯示器、兩個(gè)溫度傳感器、地址開關(guān)、補(bǔ)償編碼開關(guān)、通訊器、電源分別與單片機(jī)連接。
專利摘要一種電子干濕球溫濕度計(jì),由顯示器、兩個(gè)溫度傳感器、地址開關(guān)、補(bǔ)償編碼開關(guān)、電源分別與單片機(jī)連接構(gòu)成;單片機(jī)還可以連接一通訊器,用于接受和傳送數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和聯(lián)網(wǎng);通過采用單片機(jī)配合其他部件完成對數(shù)據(jù)的溫度與濕度測算、對溫度值校準(zhǔn)等工作,自動測出并顯示環(huán)境溫濕度,省卻了人工操作的繁雜步驟,其成本相對較低,且有寬的環(huán)境適應(yīng)能力和長的壽命,易于維護(hù)。
文檔編號G01K7/00GK2370405SQ9923596
公開日2000年3月22日 申請日期1999年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月7日
發(fā)明者陳天鈞, 龍慶華 申請人:華南師范大學(xué)