基于单片机的温湿度实验箱设计毕业设计论文

本科生毕业设计（论文）PAGEIV摘要温湿度实验箱在现实生活中有着广泛的应用，温湿度实验箱能够提供一个恒湿或恒温的环境，能够实现温度和湿度的连续可调，汽车摩托、航天航空、船舶兵器等都需要进行温度和适度的实验，以检验其各项性能指标的稳定性。本文设计系统分为现场设备和监控室设备两部分，对每一个部分都进行了软件和硬件的设计，本系统带有RS232通讯接口电路，CPU部分选用AT89S52单片机,温度传感器采用AD590温度传感器，湿度传感器采用霍尼韦尔的相对湿度传感器HIH-3610-1，通信模块采用CAN总线进行通信远传。监控室采用PC机进行显示并控制，在软件部分设计了下位机主程序、下位机信息采集子程序、下位机A/D转化子程序、CAN总线通信子程序等程序，对被控对象的控制设计了PID算法子程序进行控制，通过软件和硬件的设计，实现了一台实验箱对温度的调控功能并实现了实验箱内温湿度数据的远传和远程控制，使得监控室内的一台PC机能同时监控15台现场设备的运行状况。本设计实现了基于单片机温湿度试验箱的设计，采用该方案设计的温湿度试验箱具有低功耗、高效能等特点，具有很高的安全性、经济性和可靠性。关键词：温湿度；试验箱；单片机；CAN总线

AbstractTemperatureandhumiditytestboxiswidelyusedinreallife,thetemperatureandhumiditytestboxcanprovideaconstanthumidityortemperatureenvironment,continuouslyadjustabletoachievetemperatureandhumidity,automobilemotor,aerospace,weapons,shipsneedexperimentaltemperatureandmoderate,totesttheirstabilitiesofvariousperformanceindicators.Inthispaper,thedesignsystemisdividedintoequipmentandcontrolroomequipmenttwoparts,toeverypartofthedesignofsoftwareandhardware,thesystemwithRS232communicationinterfacecircuit,CPUpartusesAT89S52microcontroller,temperaturesensorusingAD590temperaturesensor,humiditysensorusingtherelativehumiditysensorHIH-3610-1ofHoneywell,acommunicationmodulebasedonCANbuscommunicationtransmission.ThecontrolroombyPCfordisplayandcontrol,inthepartofsoftwaredesignofthemainprogram,thelowercomputerinformationacquisitionsubprogram,theA/Dconversionsubroutine,CANbuscommunicationsubroutineprogramtocontrolthecontrolledobject,designthePIDcontrolalgorithmsubroutine,throughthedesignofsoftwareandhardware,realizesthecontrolfunctiontableexperimentalboxonthetemperatureandtherealizationoftheexperimentalboxtemperatureandhumiditydatatelemeteringandremotecontrol,thecontrolroomandtheonePCfunctionatthesametime15theoperatingstatusofequipment.DesignandimplementationofthedesignofMCUtemperatureandhumiditytestchamberbasedonthetemperatureandhumiditytestchamber,theschemehaslowpowerconsumption,highefficiencyandothercharacteristics,andhastheadvantagesofsafety,economyandhighreliability.Keywords:temperatureandhumidity;testchamber;MCU;CANbus

目录TOC\o"1-3"\f\h\z第1章绪论 11.1题目的来源与意义 11.2国外发展及现状 21.3论文主要结构及工作安排 5第2章系统的方案论证 62.1概述 62.2系统的方案论证 62.2.1远传方式的选择 62.2.2CPU字长的选择 72.3系统方案组成 7第3章系统的硬件设计 103.1器件的选型 103.1.1单片机的选型 103.1.2温度传感器的选择 113.1.3湿度传感器的选择 123.1.4液位传感器的选择 123.1.5A/D转换器件的选择 143.1.6显示器件的选择 143.1.7加热器件的选择 143.1.8压缩机的选型 153.1.9加湿器的选型 163.2总线结构的选择 163.3湿度信息采集电路设计 173.4温度信息采集电路设计 183.5液位信息采集电路设计 193.6A/D转换电路 203.7显示电路 213.8键盘输入电路 223.9现场总线 223.9.1CAN总线特点 223.9.2CAN总线协议 233.10电源电路 253.11单片机外围电路设计 263.12通信接口电路设计 273.13驱动电路设计 283.14报警电路设计 293.15监控室通信接口电路设计 30第4章软件设计 314.1主程序设计 314.2信息采集子程序设计 324.3键盘信息采集子程序设计 344.4CAN总线通信子程序设计 354.5显示子程序设计 384.6控制子程序设计 404.7串行通信子程序设计 42第5章总结 455.1设计中出现的问题及解决方案 455.2关于设计的总结 45致谢 47参考文献 48附录Ⅰ 49附录Ⅱ 52附录Ⅲ 63PAGE71绪论题目的来源与意义温湿度试验箱能够提供一个高温环境或低温环境，主要用于考核产品在高低温环境中的性能。许多电子元器件在正式投入使用或批量生产前都需要进行耐高低温的例行实验，以检验其性能指标的稳定性。产品的电子零部件和整机，他们都需要进行高低温的环境试验，各种领域包括汽车、摩托、航空航天、工业、火箭、国防、高等院校、科研单位等等，这些领域中的产品控制系统、导航系统、显示系统等中的电子元器件性能都需要通过高低温的检测。因此，温湿度试验箱在科学试验以及产品测试中发挥着极其重要且不可替代的作用，温湿度试验箱的正常运行时保证试验正常进行的一个基本条件，由于温湿度试验箱一般持续时间长，工作时有噪音、扰动，环境较为恶劣，可能出现执行元件（如加热器件、制冷器件等）、控制器、调节器、接触器、电接点温度计烧坏或损坏造成温湿度试验箱在运行过程中突然无加热或加热不受控制，也有可能会出现由于制冷执行元件接触不良、电磁阀控制、压缩机、水冷系统、风冷系统等工作不正常一起的制冷工作异常，当温湿度试验箱出现故障时如果不能及时发现，轻则可能由于其温度不在指定的范围内造成测试结果不正确，重则会造成检测系统或电子元件由于过冷或过热损坏甚至发生火灾事故。所以，在温湿度试验箱出现故障时希望能够及时切断电源，及时排除故障，从而保护各种设备。由于测量条件以及我们对温湿度试验箱维护的要求，需要实时的对温度值进行测量与分析，因此研究对温湿度试验箱监控系统的设计很有必要。由于温湿度试验箱在科学试验及产品测试中的重要性，我们需要实时的监视设备的运行，传统的监控方式需要很多的人力来完成，效率很低，造成了人力资源的浪费。随着计算机技术、通信技术等的迅速发展，为了适应新的环境形势，拥有较多数量温湿度试验箱的单位对安全可靠地运行高低温试验、提升试验效率、挖掘试验效能、减轻工作人员强度提出了更高的要求，温湿度试验箱监控系统的存在，能够实现在试验前预先设定任务模式，通过监视系统全面监视所有工作设备，实现在无人看守的情况下，通过温湿度试验箱网络控制系统，完成实时监控、故障隔离、电话语音报警，试验结束后可以打印报表，可以查询记录等功能。通过温湿度试验箱监控系统的设计，实现了温湿度试验箱设备的无人值守，大大提高了温湿度试验箱的安全性、可靠性、高效性。国外发展及现状温湿度试验箱作为环境试验设备，在很多汽车制造行业及各种电子、电工、仪器、零部件、材料、涂层等行业的温度湿度测试中发挥着重要的作用。近年来随着应用的日益广泛，技术的不断改进，温湿度试验箱制造厂家和维修行业对温湿度试验箱的技术要求也越来越高，致使为数不多的温湿度试验箱生产厂家也纷纷向世界先进技术靠拢。温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。自18世纪工业革命以来，工业过程离不开温度控制。温度控制广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等。温度控制的精度以及不同控制对象的控制方法选择都起着至关重要的作用，温度是锅炉生产质量的重要指标之一，也是保证锅炉设备安全的重要参数。同时，温度是影响锅炉传热过程和设备效率的主要因素。基于此，运用反馈控制理论对锅炉进行温度控制，满足了工业生产的需求，提高了生产力。温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类：动态温度跟踪与恒值温度控制。动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。在工业生产中很多场合需要实现这一控制目标，如在发酵过程控制，化工生产中的化学反应温度控制，冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等。恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒定在某一数值上，且要求其波动幅度（即稳态误差）不能超过某一给定值。从工业温度控制器的发展过程来看，温度控制技术大致可分以下几种：1定值开关温度控制法所谓定值开关控温法，就是通过硬件电路或软件计算判别当前温度值与设定目标温度值之间的关系，进而对系统加热源（或冷却装置）进行通断控制。若当前温度值比设定温度值高，则关断加热器，或者开动制冷装置；若当前温度值比设定温度值低，则开启加热器并同时关断制冷器。这种开关控温方法比较简单，在没有计算机参与的情况下，用很简单的模拟电路就能够实现。目前，采用这种控制方法的温度控制器在我国许多工厂的老式工业电炉中仍被使用。由于这种控制方式是当系统温度上升至设定点时关断电源，当系统温度下降至设定点时开通电源，因而无法克服温度变化过程的滞后性，致使系统温度波动较大，控制精度低，完全不适用于高精度的温度控制。2PID线性温度控制法1922年美国的Minorsky在对船舶自动导航的研究中，提出了基于输出反馈的比例积分微分（PID，ProportionalIntegralDifferential）控制器的设计方法[1]，标志了PID控制的诞生。随后，PID控制器就以其结构简单、对模型误差具有鲁棒性以及易于操作等特点，在大多数控制过程中能够获得满意的控制性能，到了20世纪40年代就已在过程控制中得到了广泛的应用。20世纪30～40年代，经典的频域设计法得到了很快的发展。较为重要的是Nyquist和Bode在稳定性理论上所取得的重要成就。这种经典设计方法是设计一种反馈补偿器，以获得一定量的稳定裕度，重点考虑了模型的不确定性，并利用反馈来减少系统对干扰和模型误差的灵敏度。补偿器的设计主要是采用由Nyquist稳定准则引申出来的图解法。从20世纪80年代开始，在单回路PID控制器中引入了参数整定和自适应控制理论，PID控制理论从此进入了高速发展阶段。由于PID控制算法简单、可靠性高等特点，在控制技术高速发展的今天，它在工业过程控制中仍然占有主导地位。由于PID调节器模型中考虑了系统的误差，误差变化及误差积累三个因素，因此，其控制性能大大地优越于定值开关控温法。其具体电路可以采用模拟电路或计算机软件方法来实现PID调节功能。前者称为模拟PID调节器，后者称为数字PID调节器。其中数字PID节器的参数可以在现场实现在线整定，因此具有较大的灵活性，可以得到较好的控制效果。采用这种方法实现的温度控制器，其控制品质的好坏主要取决于三个PID参数（即比例值、积分值、微分值）。只要PID参数选取的正确，对于一个确定的受控系统来说，其控制精度是比较令人满意的。它对大多数工业控制对象都能达到较好的控制效果，但它有明显的缺点，比如依赖于对象模型，对于非线性、大滞后、时变系统控制效果不理想等。而且随着生产的发展，对控制的实时性与精度要求越来越高，被控对象也越来越复杂，单纯采用常规PID控制器己不能满足系统的要求，因此出现了许多新的控制方法。比如自适应控制、最优控制、智能控制、鲁棒控制、满意控制等，这些控制策略引入到PID控制系统的设计当中极大地提高了系统的控制性能。其中，智能PID控制近几年引起了人们极大的研究兴趣。将智能控制方法和常规PID控制方法融合在一起，形成了许多形式的智能PID控制器。它吸收了智能控制与常规PID控制两者的优点。首先，它具备自学习、自适应、自组织的能力，能够自动辨识被控过程参数、自动整定控制参数、能够适应被控过程参数的变化;其次，它又具有常规PID控制器结构简单、鲁棒性强、可靠性高、为现场工程设计人员所熟悉等特点。目前国内温控仪表的发展，相对国外而言在性能方面还存在一定的差距，它们之间最大的差别.主要还是在控制算法方面，具体表现为国内温控仪在全量程范围内温度控制精度低，自适应性较差。这种不足的原因是多方面造成的，如针对不同的温控对象，由于控制算法的不足而导致控制精度不稳定等。纵观近十年中国环境试验行业迅速发展，主要源于两个动力：一是国际局势的动荡，特别是美国挑起的几场局部战争迫使中国加大国防工业技改经费投入；二是中国外向型企业，特别是外资企业数量、规模的增大及中国加入世界贸易组织后国内企业出于加强竞争力的需要。前者影响分散在内陆各省，甚至山区，如陕西、四川、贵州等；后者则集中在华东、华南、环渤海等沿海经济发达地区，近三年的需求量增长率在150%以上（仅国内生产厂家）。温湿度试验箱近几年基本技术趋于成熟、稳定，只有温湿度控制器的发展突飞猛进：从最初的温度、湿度单独控制的分散仪表到双回路的可编程序控制器，再到PLC+触摸屏及专用触摸屏温湿度控制器。随着环境试验要求的不断深入，用户对试验箱的性能、交货期要求越来越严格。为了满足这种状况，生产厂家应该加大技术和管理投入，针对用户需求迅速开发、生产出不同档次、不同规格的试验箱。进入21世纪，国内面临生产湿度测控系统的巨大压力，各传统行业对湿度的检测要求精度方面要求迅速提升，对其性能要求更加严格，但国内的湿度测控系统相对落后，远不能满足传统行业对湿度测量的要求，大多数湿度测量仪器还停留在干湿球湿度计，不能实现自动化测量控制，耗费大量人力、物力及财力；通常湿度传感器主要分为以下几种：1、高分子电容式湿度传感器，这种传感器通常是在玻璃、陶瓷、硅等材料基础上，电极采用真空镀膜或丝网漏印等方式做成，电容元件采用浸渍或其他办法将感湿胶涂在电极上做成的，这种传感器测湿的主要原理为感湿膜在吸收水分子后其电容值会发生明显变化。在实际使用中这种传感器的温度系数不是常数，会根据温度的变化而变化，国内的厂家一般可以做到在-10℃~602、聚酰胺树脂湿度传感器，国外的优秀厂家一般都采用聚酰胺树脂这种材料制作感湿材料，在硼硅玻璃或蓝宝石衬底上真空蒸发制作电极，再将前述感湿材料喷涂在电极上形成感湿膜，最后将感湿膜上采用蒸发方式涂上金电极，采用这种方式制成的传感器性能优良，但其抗腐蚀等性能却远不如传统元件。3、陶瓷湿敏传感器，这种传感器是今年来各大力发展研究的一种新型传感器，耐高温、相应速度快、体积轻便是其显著优点，很适合进行批量生产，但尘埃对该种传感器的影响较大，需要经常维护，在极端环境下如高温或低温会大大降低这种传感器的寿命，还会影响这种传感器的线性度，目前这一状况还没有得到有效解决。4、2005年8月，国内JUCSAN公司依托于国家计量科学研究院、中科院自动化研究所、化工研究院等大型科研单位的有力技术，对湿度传感器进行大力研发，选用氯化锂感湿材料作为主攻方向，生产氯化锂湿敏传感器及相关变送器，自动化仪表等产品，在吸取了国内外此项技术的成功经验的同时，努力克服传统产品存在的各项弱点，取得实质性进展。论文主要结构及工作安排本文设计系统分为现场设备和监控室设备两部分，对每一个部分都进行了软件和硬件的设计，本系统带有RS232通讯接口电路，CPU部分选用AT89S52单片机,温度传感器采用AD590温度传感器，湿度传感器采用霍尼韦尔的相对湿度传感器HIH-3610-1，通信模块采用CAN总线进行通信远传。监控室采用PC机进行显示并控制，在软件部分设计了下位机主程序、下位机信息采集子程序、下位机A/D转化子程序、CAN总线通信子程序等程序，对被控对象的控制设计了PID算法子程序进行控制，通过软件和硬件的设计，实现了一台实验箱对温度的调控功能并实现了实验箱内温湿度数据的远传和远程控制，使得监控室内的一台PC机能同时监控15台现场设备的运行状况。在设计的第一章主要阐述了当前国内外温湿度控制状况及今后的发展趋势，明确了设计要求，第一章分两个部分介绍，第一部分介绍了国内外温度控制所采用的方式和方法；第二部分着重介绍了当前国内外湿度控制的方式和方法。在第二章中主要介绍了如何选取系统的方案，通过几点比较了几种不同的方案优缺点，最终确定了一种方案，即确定了采用CAN总线作为系统总线以AT89S52单片机为核心的系统控制方案；在第三章中介绍了各种器件的选型及其电路，在比较同类器件的优缺点以及综合其性价比后确定了本设计所用的各种芯片，主电路分两大块几个部分分别介绍，第一板块为下位机部分，该部分安装在现场，下位机第一部分是信息采集部分电路，包括温度信息采集电路、湿度信息采集电路、液位信息采集电路；第二部分是A/D转化电路；第三部分即为本设计的核心部分，单片机外围电路设计，包括单片机的电源电路设计、单片机的复位电路设计和单片机的晶振电路设计，第四部分即为CAN总线设计，第五部分为驱动电路设计。第二块为上位机电路设计，该部分安装在监控室。

系统的方案论证概述本论文设计了一个温度湿度可调的试验箱，实现50组、20段可编程调节，由恒速升温段、保温段和恒速降温段三种控温线段。操作者只需设定转折点的温度Ti和时间ti，即可获得所需程控曲线；每段时间设定最大值为99小时59分。本设计采用PID调节规律，且具有输出限幅和防止积分饱和功能，以改善系统动态调节品质。试验线带有声光报警功能，当温湿度超偏时进行声光报警，试验箱的显示部分采用液晶显示，试验箱带RS232计算机接口实行人机对话、联机数据传输及远程监控，补水箱能自动为加湿器加水。系统的方案论证远传方式的选择采用CAN总线作为数据远传方式：CAN总线对于传输介质要求不高，能够适应多种传输介质，常见的有双绞线、光纤等，传送信号使用差分电压，通常被称为CAN_H和CAN_L，静态时电压CAN_H和CAN_L均为2.5V左右，此时表示逻辑状态“1”；用CAN_H比CAN_L电压高表示逻辑“0CAN总线具有以下特点：CAN总线网络上的任意节点都可在任意时刻向网络上的其他节点发送信息，不分主从，可灵活方便的构成多机备份系统和分布式测控系统；网络上的接点可分成不同的优先级，可满足不同实时要求；采用非破坏性总线仲裁技术，当两个接点同时向网络上传送信息时，优先级高的先发送数据，优先级低的等优先级高的发送完成后再继续发送数据；具有点对点、一点对多点及全局广播传送接收数据的功能；在通信速率为5Kb/s时，最远传输距离可达10Km；通信距离为40Km时，最高通信速率为1Mb/s；网络节点数最高可达110个；每一帧的有效字节数为8个，传输时间短受干扰概率低；通信介质采用廉价的双绞线即可，无特殊要求；在传输信息严重出错时节点自动切断与总线的联系，这样使总线上的其他节点上的操作不受影响。采用工业以太网为总线的系统工业以太网具有传输速度高、低功耗、易于安装和兼容性好等方面的优势；其用于网络控制具有以下优点：具有相当高的传输速率，能提供足够的带宽；由于具有相同的通信协议，Ethernet和TCP/IP很容易集成到企业管理网络；能在同一总线上运行不同传输协议，从而能建立企业的公共网络平台或基础构架；在整个网络中运用了交互式和开放式的数据存取技术；沿用多年，已成为众多技术人员所熟悉，市场上能够提供广泛软件资源、维护和诊断工具，成为事实上的统一标准；允许使用不同的物理介质和构成不同的拓扑结构。综合以上数据远传方案，在实时性要求较高的场合，重要数据的传输过程工业以太网会产生传输延迟，因而导致数据传输不确定性。但该项缺点可通过智能集线器的使用、主动功能的实现、优先权的引入以及双工的布线来解决。对于本设计要求而言，使用工业以太网较为繁琐且会提高生产成本，因此本设计采用CAN总线作为系统的总线方式。CPU字长的选择单片机是一种集成电路芯片，它的位数表示它一次可以处理的数据的长度，通常有4位、8位、32位等几种，通常位数越高的单片机其内部资源越丰富，以51单片机为例，它是八位COU,其内部有两个定时器、128BRAM、4KBROM、64KB可编程扩展、一对串行I/O口、三组并行I/O口，高位CPU内部资源更加丰富但成本较高，本设计要求较为简单，有8位单片机即可满足要求。系统方案组成PC主机1#PC主机1#主机2#…………主机15#CAN总线图2.1系统总体组成框图如图2.1所示，PC机可同时监控15台试验箱的运行状况，通过PC机对现场参数进行设置，主机通过总线形式进行远传，实现现场主机与监控室PC机通信的功能。试验箱的系统组成如图2.2所示。如图2.2所示，信息采集部分功能需要温度、湿度和液位传感器来完成，通常传感器输出信号为较为微弱的模拟信号，不能直接被单片机使用，需要进行放大并进行A/D转化，因此本系统设计了信号放大电路和A/D转换电路。微小信号经放大后变为1-5V的连读模拟信号，经A/D转化后变为数字信号被送入主机内，经主机的运算产生相应输出信号，分别控制系统的加热、降温、加湿、除湿、水箱补水等功能，同时将试验箱内的温度、湿度等情况送入显示电路进行显示，显示的同时还要将试验箱内的温度、湿度情况进行远传送给PC机进行显示并控制，因此本设计设计了通信接口电路，键盘接口电路主完成对温度和湿度的现场设置。温度传感器温度传感器湿度传感器液位传感器信号放大电路A/D转换电路主机键盘接口电路显示电路通信接口电源电路PC加热模块降温模块加湿模块除湿模块液位补偿模块图2.2试验箱的系统组成如图2.2所示，信息采集部分功能需要温度、湿度和液位传感器来完成，通常传感器输出信号为较为微弱的模拟信号，不能直接被单片机使用，需要进行放大并进行A/D转化，因此本系统设计了信号放大电路和A/D转换电路。微小信号经放大后变为1-5V的连读模拟信号，经A/D转化后变为数字信号被送入主机内，经主机的运算产生相应输出信号，分别控制系统的加热、降温、加湿、除湿、水箱补水等功能，同时将试验箱内的温度、湿度等情况送入显示电路进行显示，显示的同时还要将试验箱内的温度、湿度情况进行远传送给PC机进行显示并控制，因此本设计设计了通信接口电路，键盘接口电路主完成对温度和湿度的现场设置。

系统的硬件设计器件的选型单片机的选型目前市场上主流的单片机主要有：intel公司推出的8051/31类单片机。也是世界上用量最大的机种单片机之一，客观事实证明80C51已成为8位单片机的主流，成了事实上的标注MCU芯片。MOTOROLA单片机是MOTOROLA公司生产的单片机，MOTOROLA是世界上最大的单片机厂商，在8位单片机方面有68HC08和升级产品68HC08，16位单片机68HC16也有十多个品种，其32位单片机683XXX系列也有几十种。MOTOTOLA单片机特点之一是在同样的速度下所用的时钟频率较intel类单片机低得多，因而使得高频噪声低、抗干扰能力强；Microchip单片机是市场上份额增长最快的单片机它的主要产品是16C系列的8位单片机，CPU采用RISC结构，仅33条指令，功耗低、高速度、低电压是此类单片机的显著特点，但Microchip单片机没有掩膜产品，全都是OTP器件（近年已推出FLASH型单片机）。Atmel公司生产的90系列单片机是增强RISC内载Flash的单片机，通常成为AVR单片机，90系列单片机是基于新的精简指令RISC结构的。这种结构使得在8位微处理器市场上AVR单片机具有最高的MIPSmw能力。NEC单片机以8位单片机78K系列产量最高，也有16位、32位单片机。16位以上单片机采用内部倍频技术，以降低外时钟频率，有的单片机采用内置操作系统。东芝单片机从4位到64位单片机，门类齐全。4位单片机在家电领域有较大的市场。8位单片机主要有870系列、90系列等，该类单片机允许使用慢模式，采用32K时钟时功耗降低至10uA数量级。CPU内部多组寄存器的使用，使得中断响应与处理更加快捷。东芝的32位单片机采用MIPS3000ARISC的CPU结构，面向VCD、数字相机、图像处理等市场。富士通有8位、16位和32位单片机，其中8位单片机主要有3V产品和5V产品，3V产品应用于消费类及便携设备，5V产品应用于工业及汽车电子。8位单片机有8L和8FX两个系列，是市场上常见的两个系列。16位主流单片机有MB90F387，MB90F462，MB90F548等，这些单片机采用64脚或100脚QFP封装，1路或多路CAN总线，并可向外扩展总线；32位单片机采用RISC结构，主要有MB91101等。基于成本和设计要求，本设计采用Atmel公司生产的AT89S52单片机，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适用于常规编程器，在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52成为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适用于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。温度传感器的选择温度传感器采用AD590，如图3.1，AD590是美国ANALOGDECICES公司的单片集成两端感温电流源，其输出电流与绝对温度成比例。在4V至30V电压范围内，该期间可充当一个高阻抗、恒流调节器，调节系数为1Ua/K。片内薄膜经过激光调整，可用于校准器件，在298.2K(25℃AD590适用于150℃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；(3-1)(3-1)式中，Ir—流过器件(AD590)的电流，单位为μA；T—热力学温度，单位为K；(2)AD590的测温范围为-55℃~+150AD590的电源电压范围为4～30V，可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件即使反接也不会被损坏；输出电阻为710mΩ；精度高，AD590在-55℃~+-150图3.1为AD590温度传感器。该传感器有三个引脚，引脚1为正电源接入端，引脚2为负电源接入端，引脚3可以不用，该引脚是用外壳做成的接地端。测温的时候把整个传感器放于需要测温的环境中。图3.1AD590温度传感器湿度传感器的选择湿度传感器采用霍尼韦尔的相对湿度传感器HIH-360-1，如图3.2所示。图3.2霍尼韦尔相对湿度传感器线性放大输出、工厂标定，独特的多层结构能非常好的抵抗环境的侵蚀，诸如湿气、尘埃、赃物、油、及一些化学品。霍尼韦尔HIH-3610系列的相对湿度传感器具有低成本，精度高霍尼韦尔的相对湿度传感器是热固聚酯电容式具有信号处理功能的传感器，、低功耗、反应迅速、稳定性好、低漂移、抗化学腐蚀性强等一系列优点。液位传感器的选择本设计采用压力传感器MPX2050，其输出电压随压力变化。其主要工作参数见表3.1.表3.1MPX2050主要参数名称MPX2050单位测压范围0-50kPa工作电压10（Max）V输出满量程电压40±1.5mV零位输出±1mV灵敏度0.8线性度±0.1-±0.25%FS压力滞后-0.05-+0.1%FS温度滞后±0.5-±1%FS全量的温度影响0.5-±1%FS零位温度影响±0.5-±1mV输入阻抗1800Ω输出阻抗1400-3000Ω响应时间1mS温度误差带0-85℃超压200kPa电压超压16V存储温度-50-+150℃工作温度-40-+125℃图3.4为MPX2050图3.4MPX2050A/D转换器件的选择如图A/D转换采用TLV2548，它是一种采用逐次逼近式12位串行A/D转换器，它有8个模拟通道，可以通过编程实现对模拟通道选择采样，它的采样频率可以达到200KHz，线性误差很小一般小于0.05%，它的工作电压在2.7V-5.5V之间。TLV2548功耗很小。如图3.5所示为TLV2548A/D转换器图3.5TLV2548A/D转换器显示器件的选择一般显示器件可用LED和LCD显示，考虑到本设计要显示试验箱内的温度、试验箱内的湿度、设定湿度、设定温度、温湿度上下限值，本设计要显示的内容较多，因此选用LCD进行显示，且大部分LCD显示器内部自带字库。如图3.6所示为LCD16023.6LCD1602加热器件的选择试验箱所选用的加热器要求能过全面加热，所以选用镍铬合金电加热式加热器，安装时要求均匀分布在试验箱的内部以保证试验箱内部均匀受热。防止因受热不均造成测量误差，进而影响后期对试验箱的温度控制，其加热功率可以通过控制加热丝通入电路的时间来控制，通过接通和断开的时间比例控制其对试验箱的加热效果，如图3.7所示为北京达意电热器厂生产的镍铬合金电加热丝，镍洛合金电阻丝具有极高的电阻率，图3.7镍铬合金电加热丝压缩机的选型图3.8法国泰康原装进口全密式压缩机如图3.8所示为法国泰康原装进口全密式压缩机，压缩材料为环保材料R404A。法国泰康原装进口全密式压缩机有如下特点1、泰康全封闭压缩机高效率、低转差率的大体积F级绝缘电机，保证了泰康全封闭压缩机高制冷量、低功率消耗及运行安全性。

2、泰康压缩机系列1/12-12匹，十大系列，数百种型号。

3、泰康压缩机在中国不同地区不同气候条件下长期适用，久经考验，性能稳定可靠。

4、泰康压缩机最佳平衡设计，使压缩机振动小、噪音低，运转更为平稳。

5、泰康压缩机电压设计宽，单相机工作电压180-240V，三相机340-440V，适合中国电压要求。加湿器的选型如图3.9所示为百力拓强AFC-1.0小电极加湿器，该加湿器采用电极式加湿原理，安装在风机盘管的侧面，或安装在空调风管或换气机的风道的侧面，把蒸汽喷嘴安装在风道的壁上，可以实现对风道或风机盘管直接加湿。

图3.9百力拓强AFC-1.0小电极加湿器AFC-1.0的加湿量在1Kg/h,额定供电电压为220V交流电，功率为0.75KW，尺寸为330mm×230mm×190mm。总线结构的选择控制器局域网CAN(ControllerAreaNetwork)属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。是由德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业开发的一种穿行通信总线。由于其高性能、高可靠性以及独特的设计而越来越受到人们的重视，被广泛应用于诸多领域。而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10km时，CAN仍可提供高达50kbit/s的数据传输速率。由于CAN总线具有很高的实时性能和应用范围，从位速率最高可达1Mbps的高速网络到低成本多线路的50Kbps网络都可以任意搭配。因此，CAN己经在汽车业、航空业、工业控制、安全防护等领域中得到了广泛应用。CAN总线采用多主机方式工作，网络上任意节点均可以在任意时刻主动地向其他节点发送信息，而不分主从；网络上的不同节点可分成不同的优先级；总线上采用非破坏性位仲裁结构机制，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据的发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传送数据；CAN总线可以点对点、一点对多点及全局广播几种传送方式接收数据；直接通信距离最远可达6Km；通信速率最高可达1MB/S；CAN总线上的节点数可达110个；采用短帧结构，每一帧有效字节数位8个；每帧信息都有CRC校验以及其他检错措施，数据出错率极低；通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光纤，一般对传输介质无特殊要求；节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上其他的操作不受影响。因此本设计采用CAN总线结构湿度信息采集电路设计如图3.10为相对湿度信息采集电路，因为传感器输出的信号较为微弱不能被单片机识别，因此本设计采集电路采用两级放大线路，对传感器输出的信号进行放大。图3.10相对湿度信息采集电路湿度传感器为霍尼韦尔的相对湿度传感器，HIH3610湿度传感器是为大批量OEM设计，具有仪表级测量性能，低成本，SIP封装。线形放大电压输出，驱动电流200微安，适合电池供电，器件一致性好。驱动电流为200uA，是一种热固性电容湿度传感器，具有较宽的工作量程和工作温度范围，其高精度±2%RH，线性度为±0.5%RH，具有极好的线性度输出，重复性±0.5%RH。电容与湿度变化为0.34pf/%RH，典型值为180pf在相对湿度55%RH情况下HIH-3610-1的供电电源电压为Vin，HIH-3610-1的输出电压为Vout，在25℃时，其输出电压与输入电压及相对湿度存在关系（3-2（3-2）在环境温度为25℃直流5V电压供电的情况下，其输出电压的变化范围为0.8V~3.9V。（3-3）由（3-3）知湿敏系数k=0.031，偏零电压为V0=0.8，因此可得在25℃，5V供电电压情况下的相对湿度RH的值（3-4）（3-4）温度和湿度存在耦合关系，温度对湿度传感器也存在影响，为此需要对湿度传感器进行补偿，HIH-3610-1传感器温度和湿度的测量存在如下关系(3-5)。（3-5）在软件设计计算真实的相对湿度时方面需要考虑（3-5）式进行补偿。传感器输出端加入了一级信号处理环节，通过电阻和电容能够有效去除外部干扰信号。设传感器输出电压为Vout1，第一级放大输出电压为V1,A0输出电压为V2。（3-6）当传感器输出电压单独作用时构成反相放大电路；（3-6）。带入数据得V1=-Vout1。（3-7）第二级放大电路电压输出与第一级放大电路输出存在关系（3-7）。带入数据得V2=-1.613V1，即V2=1.613V1。A0经放大后输出电压范围为0V~5V。温度信息采集电路设计如图3.11为温度信息采集电路，AD590的输出电流是以绝对温度零度为基准，每增加1℃，它的输出电流会增加1uA，见式（3-11），因此在25如图3.11所示，最上一级放大电路构成跟随器，其主要作用是在零摄氏度时调节滑动变阻器，时其输出为0.第一级下面的放大器也构成电压跟随器，设计这两个电压跟随器的目的相同，都是利用了放大器件的高输入阻抗减小干扰给测量带来的影响。第二级放大电路起放大作用，对输入的差动信号进行放大，采用差动放大的目的是减少共模电压带来的干扰，通过两级放大器可以有效减小在放大环节产生的误差，使测量结果更加精确，对本设计的要求能够很好的满足，抱证测量精度。图3.11温度信息采集电路设R53的两个分阻值分别为R531和R532，设AD590在T℃时的输出电流为Iout,电压跟随器的输出电压分别为Vout1和Vout2，第二级放大电路的电压输出为Vout3，第二级放大电路为差动输入放大电路，其电压输出与放大器同相端和反相端都有关系：（3-8）（3-9）（3-10）（3-11）液位信息采集电路设计液位信息采集电路如图3.12所示如图3.12所示为液位信息采集电路，传感器采用压力传感器MPX2050，它本身带有温度补偿和校正功能，它的测压范围最大可达50KPa，电压最大输出值为40mV，压力传感器会根据水位的高低输出0-40mV电压，经三级放大后送入TLV2548，图3.13中第一级运放构成电压跟随器，用来提高电路的输入阻抗，第二级放大的倍数为25倍，第三级放大的倍数为5倍，MPX2050经三级放大后共放大125倍，输出0-5V电压信号。如图3.13所示。设A4输出电压为Vout，MPX2050的输出电压为Vin。（3-12）图3.12液位信息采集电路由于测量需要，往往一个检测点检测到的数据是不精确的，因此本设计对温度和湿度的测量各设计了两个监测点，测量时通过取两个测量点的平均值作为最终测量数据。在测量点安装时，要求两个测量点间隔相对远一些。A/D转换电路图3.1如图3.13所示，A/D转化采用TLV2050逐次逼近12位8通道串行A/D转换器，SDO引脚是串行数字转换结果输出端，SDI是串行命令输入端，SCLK是串行工作时钟输入端，可由DSP芯片或其他主芯片提供，同时它可做A/D转换采样的时钟源；EOC为中段触发引脚，REFP是高级准电压引脚，REFM是低基准电压引脚，，参考电压为VREFP-VREFM,同时也可以通过编程选择内置参考电压4V/2V，FS是串行输入、输出同步信号引脚；PWDN’是省电触发引脚，当PWDN’为低电平时，A/D转换器进入省电状态，当PWDN变为高电平后，CS’或CSTART’引脚有效时，A/D转换器又进入工作状态。当CS’为低电平时，表示TLV2548被选中，同时同步信号FS为低电平时，SDI引脚开始输入命令，在每个SCLK的每个下降沿读取输入命令的一个位，当4个SCLK周期后，确定模拟通道，开始采样，根据配置命令的不同，采样需要12或24个SCLK周期，当CS’为高电平时，开始转换，转换结束后触发中断重新选择模拟通道，输入选择模拟通道命令的同时，SDO引脚输出上次转换结果，如此完成了一系列的A/D转换。设传感器的量程为X,设计要求精度为D,选用的A/D转化器件的位数为N,因此A/D转换器的选择遵循以下关系：（3-13）本设计中测温范围为-60℃~130℃，要求分辨精度为±0.19℃，本设计选用12位A/D转换器，温度测量能够满足（3-13）式；本设计要求测湿范围为30-98%RH显示电路图3.14液晶显示电路如图3.14所示为显示电路，VL引脚为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比对最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个电位器调整对比度）；RS为寄存器选择引脚，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器；RW为读写信号线，高电平进行读操作，低电平进行写操作；E为使能端，高电平时读取信息，由高电平变为低电平变时执行指令；BLK和BLA引脚为空脚或背灯电源，BLA为背光正极，BLK为背光负极。其他引脚为双向8位数据端。键盘输入电路图3.15键盘输入电路如图3.15所示，当按键没有按下时P1.6、P1.4和P1.5输出高电平，当有按键按下时，端口电平被拉低，同时二极管发光，表示有按键按下。单片机通过检查端口的电平的变化来识别按键是否按下。键盘输入电路的主要功能是通过键盘给入控制命令，键盘模块共设计了3个按键，3个按键安装在现场主机上。第一个键盘选择需要选择的功能比如温度设定值、湿度设定值、温度上限值、温度下限值、湿度上限值、湿度下限值；第二个键的功能是增加设定值，当第一个按键选择温度功能时该按键每次按下温度值增加0.01℃；当第一个按键选择湿度时每次按下该按键按下时湿度设定值增加0.1%RH。第三个按键用于减小温度或湿度设定，第一个按键选择温度时每次按下温度减小0.01现场总线CAN总线特点报文Message)总线上的数据以不同报文格式发送，但长度受到限制。当总线空闲时，任何一个网络上的节点都可以发送报文；信息路由(InformationRouting)在CAN中，节点不使用任何关于系统配置的报文，比如站地址，由接收节点根据报文本身特征判断是否接收这帧信息。因此系统扩展时，不用对应用层以及任何节点的软件和硬件作改变，可以直接在CAN中增加节点；标识符(Identifier)要传送的报文有特征标识符(是数据帧和远程帧的一个域)，它给出的不是目标节点地址，而是这个报文本身的特征。信息以广播方式在网络上发送，所有节点都可以接收到。节点通过标识符判定是否接收这帧信息；数据一致性应确保报文在CAN里同时被所有节点接收或同时不接收，这是配合错误处理和再同步功能实现的；位传输速率不同的CAN系统速度不同，但在一个给定的系统里，位传输速率是唯一的，并且是固定的；优先权由发送数据的报文中的标识符决定报文占用总线的优先权。标识符越小，优先权越高；远程数据请求(RemoteDataRequest)通过发送远程帧，需要数据的节点请求另一节点发送相应的数据。回应节点传送的数据帧与请求数据的远程帧由相同的标识符命名；仲裁(Arbitration)只要总线空闲，任何节点都可以向总线发送报文。如果有两个或两个以上的节点同时发送报文，就会引起总线访问碰撞。通过使用标识符的逐位仲裁可以解决这个碰撞。仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。当具有相同标识符的标识符和远程帧同时发送时，数据帧优先于远程帧。在仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。如果电平相同，则这个单元可以继续发送，如果发送的是“隐性”电平而监视到的是“显性”电平，那么这个单元就失去了仲裁，必须退出发送状态；总线状态总线有“显性”和“隐性”两个状态，“显性”对应逻辑“0”，“隐性”对应逻辑“1”。“显性”状态和“隐性”状态与为“显性”状态，所以两个节点同时分别发送“0”和“1”时，总线上呈现“0”。CAN总线采用二进制不归零(NRZ)编码方式，所以总线上不是“0”，就是“1”。但是CAN协议并没有具体定义这两种状态的具体实现方式；故障界定(Confinement)CAN节点能区分瞬时扰动引起的故障和永久性故障。故障节点会被关闭；应答接收节点对正确接收的报文给出应答，对不一致报文进行标记；CAN通讯距离最大是10公里（设速率为5Kbps）,或最大通信速率为1Mbps(设通信距离为40米)；CAN总线上的节点数可达110个。通信介质可在双绞线，同轴电缆，光纤中选择；报文是短帧结构，短的传送时间使其受干扰概率低，CAN有很好的校验机制，这些都保证了CAN通信的可靠性。CAN总线协议CAN总线的物理层是将ECU连接至总线的驱动电路。ECU的总数将受限于总线上的电气负荷。物理层定义了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路电气特性、数据的编码/解码、位定时和同步的实施标准。BOSCHCAN基本上没有对物理层进行定义，但基于CAN的ISO标准对物理层进行了定义。设计一个CAN系统时，物理层具有很大的选择余地，但必须保证CAN协议中媒体访问层非破坏性位仲裁的要求，即出现总线竞争时，具有较高优先权的报文获取总线竞争的原则，所以要求物理层必须支持CAN总线中隐性位和显性位的状态特征。在没有发送显性位时，总线处于隐性状态，空闲时，总线处于隐性状态；当有一个或多个节点发送显性位，显性位覆盖隐性位，使总线处于显性状态。在此基础上，物理层主要取决于传输速度的要求。在CAN中，物理层从结构上可分为三层：分别是物理信号层(PhysicalLayerSignaling，PLS)、物理介质附件(PhysicalMediaAttachment，PMA)层和介质从属接口(MediaDependent：Inter-face，MDI)层。其中PLS连同数据链路层功能由CAN控制器完成，PMA层功能由CAN收发器完成，MDI层定义了电缆和连接器的特性。目前也有支持CAN的微处理器内部集成了CAN控制器和收发器电路，如MC68HC908GZl6。PMA和MDI两层有很多不同的国际或国家或行业标准，也可自行定义，比较流行的是ISOll898定义的高速CAN发送/接收器标准。CAN的数据链路层是其核心内容，其中逻辑链路控制（LogicalLinkcontrol，LLC)完成过滤、过载通知和管理恢复等功能，媒体访问控制(MediumAccesscontrol，MAC)子层完成数据打包/解包、帧编码、媒体访问管理、错误检测、错误信令、应答、串并转换等功能。这些功能都是围绕信息帧传送过程展开的。在CAN2．0B的版本协议中有两种不同的帧格式，不同之处为标识符域的长度不同，含有11位标识符的帧称之为标准帧，而含有29位标识符的帧称为扩展帧。如CAN1．2版本协议所描述，两个版本的标准数据帧格式和远程帧格式分别是等效的，而扩展格式是CAN2．0B协议新增加的特性。为使控制器设计相对简单，并不要求执行完全的扩展格式，对于新型控制器而言，必须不加任何限制的支持标准格式。但无论是哪种帧格式，在报文传输时都有以下四种不同类型的帧：数据帧(Data)数据帧将数据从发送器传输到接收器；远程帧(Remote)总线单元发出远程帧，请求发送具有同一标识符的数据帧；错误帧(Error)任何单元检测到总线错误就发出错误帧；过载帧(Overload)过载帧用在相邻数据帧或远程帧之间提供附加的延时。数据帧或远程帧与前一个帧之间都会有一个隔离域，即帧间间隔。数据帧和远程帧可以使用标准帧及扩展帧两种格式。如图3.17所示，信号在总线上远距离传输时，会遇到阻抗不连续的情况，会出现反射现象使信号扭曲，通常在传输线的两个末端加匹配电阻来消除反射，由于双绞线的阻抗一般在120Ω左右，因此匹配电阻一般选择120Ω。PCA82C250是CAN总线数据收发器，可以提高总线驱动能力和抗干扰能力。图3.17中6N137为光耦隔离器件，其目的是为了提高总线的抗干扰能力，能有效消除干扰因素。SJA1000为通信控制器，SJA1000通过PCA82C250接收CAN总线上的信号，传送到主机并把接收主机传来的信号通过PCA82C250传送到CAN总线上,进行通信时，用户只需要把待发送的数据内容按照特定的格式组合成一帧报文，送入SJA1000发送缓冲区，启动发送即可。图3.17CAN总线电路电源电路如图3.18所示为+10V产生电路，220V交流电压电经过电压转化为15V交流电电压，经过桥式整流电路变为直流电压，经过LM7812整流变换得到稳定的12V直流电源,分压得到+10V电源。LM812等内部含有过流、过热以及调整管的保护，两个电容的作用分别是输入端和输出端的滤波电容，两个电容的容值是根据其典型应用电路取得的。图3.18+10V电源产生电路如图3.19所示，同图3.18原理相同220V交流电压经过变换得到±5V的电压，LM7805会产生+5V电压，LM7905产生-5V电压。±5V电压可为单片机供电或放大器供电。图3.19±5V电源电路单片机外围电路设计图3.20为单片机最小系统。如图3.20所示，单片机最小系统包含晶振电路和复位电路。当复位按键没有按下时，REST端口为低电平，此时单片机不会复位，设复位电路能够提供高电平的时间为T，T与R和C值的选取存在（3-11）关系，因此选用C=2.2uF和R=100K能够保证按键按下时，时能够提供两个机器周期以上的高电平复位信号且高电平复位信号必须满足V复位＞0.7VCC，此时单片机复位。（3-14）式（3-14）中V1为电容初始电压即VCC；V0为电容最终电压即0V；Vt为t时刻电容电压值即0.7VCC。将VCC、V0、Vt带入计算得，Ln16.3近似等于2.79，所以T=613mS，能够满足提供高电平的时间大于两个机器周期这一条件，能够使主机有效复位。图3.20单片机外围电路通信接口电路设计图3.21为RS232通信接口电路RS232对电气特性、逻辑电平和各种信号线功能都做了规定，在TXD和RXD上：逻辑“1”用-5V~-15V电压表示，逻辑“0”用+5V~+15V表示；在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：+5V~+25V表示信号有效，-5V~-25V表示信号无效；对于数据：逻辑“1”的电平低于-5V，逻辑“0”的电平高于+5V；对于控制信号；接通状态即信号的有效电平高于+5V，断开状态即信号的无效电平低于-5V，也就是当传输电平的绝对值大于5V时，电路可以有效的检查出来，介于-5V~+5V之间的电压毫无意义，低于-15V或高于+15的电压也被认为没有意义，因此，在实际工作时，应保证电平在±EIARS-232C是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口电路或终端的TTL器件连接，必须在EIARS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。MAX232芯片可完成TTL←→EIA双向电平转换与MAX232搭配使用的几个电容值的选取也是根据MAX232典型应用电路选取的，MAX232芯片是一种单电源供电的接口芯片，其内部集成的泵电源电路，配合外接5个1.0uF的电容器，可将单一的+5V电源转化为符合RS-232C标准所需要的±10V电源，并完成TTL正逻辑与RS-232的负逻辑之间的转换。每一片MAX232可完成两路串行通信的电平转换，当智能仪器需要同时与多台设备之间进行串行通信时，可选用多路RS-232扩展接口芯片，常用的扩展芯片有TL16C554，，而本设计已经采用了CAN总线作为系统的总线，因此本设计只采用RS-232其中的一路。MAX232的R1IN和R1OUT分别接九针接口的2引脚和3引脚。如图3.21所示，图3.21RS232通信接口电路驱动电路设计如图3.22所示，为压缩机等的驱动电路。控制采用晶闸二极管控制，单片机输出控制信号经放大器件7407放大和光耦器件MOC306隔离，当晶闸二极管的门极电压大于零时，晶闸管导通，通过控制晶闸二极管的导通与关闭,这里晶闸管只工作在导通或截止状态，要是晶闸管导通只需要较小的驱动电流，晶闸管是较理想的无触点开关器件，能够实现小电流控制交流大电压开关负载，选择晶闸管时，其额定电流和额定电压必须是交流负载线圈工作电流的3倍以上才能保证电路可靠工作，从而达到控制压缩机等期间的目的。图3.23中用达林顿管做开关作用，对于达林顿管，其主要特点是高输入阻抗、极高的增益和大功率输出，只需极小的输入电流就能获得较大的输出功率，很适合驱动继电器或接触器。图3.22晶闸管控制电路图3.23继电器控制电路如图3.23所示，控制采用继电器控制，当单片机输出控制信号后，通过7407进行信号放大再通过光耦器件TIL117进行光耦隔离，通过加入光耦器件TIL117有效地减小了干扰，再通过控制线圈的吸合和断开，进而控制主电路的通断。图3.22和图3.23都采用光耦隔离，在单片机系统中，常常遇到外界强电磁干扰和工频电压信号串扰，导致系统工作不稳定，为了消除干扰，使系统可靠工作，都需要应用通道隔离技术，把单片机系统与干扰源隔开，这时需要采用光耦隔离器件，每个光耦器只能完成一路开关量的隔离，系统的功率控制采用通过控制主电路的通断时间来控制压缩机等器件的功率的原理实现的。报警电路设计图3.24为光电报警电路图3.24声光报警电路如图3.24所示，当测得温度值和湿度值没有超偏时，P1.0端口和P2.0端口为低电平，三极管处于截止状态不导通，发光二极管和蜂鸣器上没有电流流过，电路不发光也不报警；当测得温度值和湿度值超偏时，P1.0端口和P2.0端口输出高电平，此时三极管导通，发光二极管和蜂鸣器上有电流流过，发出声光报警。监控室通信接口电路设计现场信号通过CAN总线传送到监控室，监控室发出的命令也需要通过CAN总线传送到现场主机，但CAN总线上的电平信号不能直接被PC机识别使用，PC机发出的命令也无法直接在CAN总线上直接传送，因此需要将PC机使用的电平信号与CAN总线电平进行转化，如图3.24所示，CAN总线与PC连接转换电路硬件主要包括：AT89S52、SJA1000、82C250、MAX232和光耦器件6N137，RS232电平可以直接被PC机直接识别，RS232电平信号也可以通过MAX232芯片进行转化得到，CAN总线上的电平信号也可以通过CAN总线协议控制器SJA1000被单片机识别和使用，SJA1000通过82C250将CAN总线上的数据接收或发送，AT89S52可将从SJA1000接收到的CAN总线协议数据通过芯片MAX232转化成PC机能够直接使用的RS-232协议数据，因此通过通过SJA1000和MAX232与单片机相连即可完成PC机信号电平与CAN总线电平之间的转换。

软件设计键盘处理子程序是无是键盘处理子程序是无是无现场显示子程序通信子程序控制算法子程序系统初始化信息采集信息处理键盘判断超过设定值？报警子程序开始。 图4.1现场主机主程序流程图当系统上电后，需要进行初始化，包括单片机的初始化、A/D的初始化、显示初始化等，初始化完成后，系统开始工作，包括温湿度信息采集、显示、报警、远程监