目录 前言 ………………………………………………………………………………1
第一章 概述 ……………………………………………………………………2
1.1 智能温湿度变送器设计的时代背景 ……………………………………2
1.2 智能变送器 ………………………………………………………………2
第二章 总体设计方案 …………………………………………………………4
2.1 设计要求及主要任务 ………………………………………………………4
2.2 总体设计方案 ………………………………………………………………4
第三章 硬件设计 ………………………………………………………………6
3.1 传感器的选择 ……………………………………………………………6
3.1.1 温度传感器 …………………………………………………………6
3.1.2 湿度传感器 …………………………………………………………7
3.2 单片机 ……………………………………………………………………8
3.2.1 功能特性概述 ………………………………………………………8
3.2.2 引脚功能说明 ………………………………………………………9
3.3 A/D转换电路 ……………………………………………………………10
3.3.1 双积分式A/D转换的原理 …………………………………………10
3.3.2 用AT89C2051设计的A/D转换器 …………………………………11
3.4 D/A转换电路 ……………………………………………………………13
3.4.1 芯片介绍 ……………………………………………………………13
3.4.2 D/A转换电路的设计 ………………………………………………14
3.5 单片机与PC机的通信接口电路 ………………………………………15
3.5.1 串行通信接口概述 …………………………………………………15
3.5.2 串行接口电路 ………………………………………………………15
3.6 模拟输出电路 ……………………………………………………………16
3.6.1 保持器 ………………………………………………………………17
3.6.2 V/I转换电路 ………………………………………………………17
3.7 基准电压的设计 …………………………………………………………19
3.8 小结 ………………………………………………………………………20
第四章 软件设计 …………………………………………………………………21
4.1 软件设计整体描述 ………………………………………………………21
4.2 获取温度数据程序的设计 ………………………………………………21
4.2.1 DS1820测温原理 ……………………………………………………21
4.2.2 高分辨率温度数据的获取 …………………………………………22
4.3 获取湿度数据程序的设计 ………………………………………………25
4.3.1 A/D转换程序设计 …………………………………………………25
4.3.2 温度补偿程序设计 …………………………………………………27
4.4 串行通信程序设计 ………………………………………………………27
4.5 D/A转换程序设计 ……….. 参考资料 [1] 凌志浩主编. 智能仪表原理与设计技术. 上海：华东理工大学出版社 2003
[2] 蔡美琴等编. MCS－51系列单片机系统及其应用. 北京：高等教育出版社，1992.8
[3] 苏铁力等编著. 传感器及其接口技术. 北京：中国石化出版社，1998
[4] 康华光主编. 电子技术基础.模拟部分. 第4版. 北京：高等教育出版社，2000.7
[5] 康华光主编. 电子技术基础.数字部分. 第4版. 北京：高等教育出版社，2000.7
[6] 弘道工作室编著. 融会贯通Protel 99电路设计. 北京：人民交通出版社，2000
[7] 徐爱均编. 智能化测量控制仪表原理与设计. 北京：北京航空航天大学出版社，1996.1
[8] 丁元杰主编. 单片微机原理及应用. 北京：机械工业出版社，1999
[9] Ian R. Sinclair. Sensors and transducers. BSP Professional Books, 1988
[10] 8-bit Microcontroller with 2K Bytes Flash AT89C2051. ATMEL, 1996
[11] Humidity Sensor HIH3610 Series. Honeywell, 2000
[12] 10-bit Digital-to-Analog Converters TLC5615. Texas Instruments Incorporated
简单介绍 本论文主要是研究和设计智能的温湿度变送器。论文主要对变送器的硬件设计和程序设计，并对部分电路进行了仿真调试。变送器可以对0～70℃范围的温度和0～100％RH的湿度进行测量并进行信号变送。整个设计按照要求逐步设计，并以实际情况选择硬件芯片。在本次设计中，通过传感器对温度和湿度进行采样；利用双积分式A/D转换器完成模数转换；微处理器是智能变送器的核心部分，采用AT89C2051单片机，其独特的功能和灵活性非常适合本次设计的要求；采用串行D/A芯片进行数模转换；由V/I电路完成模拟输出；单片机和PC机之间用RS-232串行接口直接连接。最终变送器能实现温度、湿度的串行数字输出和4～20mA或1～5V的模拟输出。其中程序编写采用汇编语言。

传统的温湿度变送器是将温度、湿度信息转换为4～20mA等通用电信号的仪器，在工业控制中用于连接各种显示仪表、控制器等设备。而目前信息技术的应用日益广泛，在工业控制中大量使用到了计算机和现场总线，这样传统变送器的使用就受到了很大的限制，为了满足这种需求，变送器正向着智能仪表的方向发展。 随着微电子技术的不断发展，微处理芯片的集成度也越来越高，集成了CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口的单片机出现了，而且在各个方面都得到了广泛的应用。将单片机应用于仪表的设计中，替代常规的电子线路，可以简化电路，提高可靠性，同时也可以利用单片机的计算能力，将计算技术与测量控制结合在一起，这样的仪表就是智能仪表。现阶段的智能仪表正处于一个过渡阶段，一方面要能够与计算机、数字处理设备进行数字通信，另一方面又要兼顾常规仪表4～20mA模拟信号传递的持点。而且由于目前通讯协议的不统一，还造成了部分设备之间不能进行数据传输。 虽然智能仪表现在还有些缺点，但仪表的智能化是大势所趋，而变送器的发展也是顺应了这种潮流。与常现变送器相比，智能变送器具有精度高、稳定性好、可靠性高、测量范围宽、量程比大等特定。更具优势的是它实现了数字通讯功能，通过具有相同通讯协议的DCS系统或现场通讯控制器可对智能变送器的各种参数进行变更、设定，实现远程调试、人机对话．在线监测各种数据。和所有智能仪表一样，智能变送器也拥有完善的自诊断功能。可以说，目前的智能变送器是替代过去，代表将来现场仪表发展方面的新型变送器。 本文所要研究和设计的就是这样的智能变送器。它既能实现传统变送器的模拟输出，又能进行数字通讯。在设计中，采用数字电路与模拟电路相结合的方法来实现上述功能。首先进行硬件设计，之后再采用模块化方式进行软件设计，并分别进行调试，最后进行整体调试。这次设计是对我大学四年所学的一次综合运用，同时也增加了我实践经验。 由于作者本人水平有限，设计不当和错误之处在所难免，希望各位老师批评指正......