专利名称：温湿度数据采集仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及环境检测仪器，特别涉及环境温湿度检测仪器。
背景技术：
众所周知，环境的温湿度要素在工农业生产和人们日常生活中倍受关注。温湿度 测量仪产品已大量问世，但多数产品只提供实时温湿度数据显示，没有数据采集和存储功 能，更不能把数据随时间变化绘成曲线。这就使应用受到很大的局限，特别是那些需要对温 湿度瞬间变化过程进行观测和研究的部门。
实用新型内容为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种温湿度数据采集仪，本仪器测量 精度高，稳定性好，集数据采集和图形显示以及存储功能为一体，可将作业场所的温湿度实 况以数据和温湿度曲线方式直观的实时的表示出来，可广泛应用于各个行业和部门，特别 是那些需要对温湿度瞬间变化过程进行观测和研究的部门。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种温湿度数据采集仪，包括主机和传感头模块，传感头模块由传感头接口插头、 电缆和探头组成，其特征是探头内设置有测温电阻、湿敏电容、双时基集成电路和外围电路，双时基电路中的 第一个时基电路通过第二十七号电阻、第二十八号电阻、第二十六号电容连接成方波发生 器，第二个时基电路通过第二十九号电阻、湿敏电容连接成单稳态触发器，方波发生器产生 基准信号，该基准信号由双时基集成电路的5脚输出给其8脚，从而使单稳态触发器产生宽 度与湿敏电容的电容值对应的脉冲检测信号，该脉冲检测信号经过RC滤波器输出至传感 头接口插头的2脚，测温电阻的两端与传感头接口插头的5、6脚相连；主机内设置有信号处理模块、数据采集模块、温湿度信号转换开关、单片机、液晶 显示模块、通讯模块，主机外壳上设置有RS-232接口插座、电源插座、传感头接口插座；信号处理模块由温度处理电路和湿度处理电路组成，温度处理电路由电桥电路和 第一、第二斩波运算放大器组成，电桥电路有左、右两个桥臂，左桥臂由九号、十号、十一号 电阻组成，右桥臂由七号、八号电阻以及测温电阻组成，左、右两个桥臂分别与传感头接口 插座的5、6脚连接，从而将测温电阻接入右桥臂中，电桥电路的左、右桥臂的差分输出端分 别与第一斩波运算放大器的两输入端连接，第一斩波运算放大器的输出端一路经过六号电 位器与温湿度信号转换开关的温度信号输入端连接，另一路经过七号电位器与第二斩波运 算放大器的反相输入端连接，第二斩波运算放大器的输出端与电桥电路的左、右桥臂以及 五号电位器连接；湿度处理电路由稳压电路、偏置电路、第一高精度仪表运算放大器、第二高精度仪 表运算放大器以及正负湿度信号转换开关组成，稳压电路由一号电阻和稳压管串联组成， 偏置电路由二号、三号电阻和一号电位器串联组成，偏置电路的输入端连接在稳压管的输出端上，一号电位器的滑动端与第一高精度仪表运算放大器的反相输入端连接，第一高精 度仪表运算放大器的同相输入端与传感头接口插座连接，第一高精度仪表运算放大器的输 出端经过三号电位器分压后分两路输出，一路与第二高精度仪表运算放大器的反相输入端 连接，另一路与正负湿度信号转换开关常闭端连接，第二高精度仪表运算放大器的输出端 与正负湿度信号转换开关常开端连接，正负湿度信号转换开关的控制端与单片机的定时器 端口连接，正负湿度信号转换开关的输出端与温湿度信号转换开关的湿度信号输入端连 接；数据采集模块由单通道A/D变换器、A/D变换器基准电压源、采样时序控制电路组 成，A/D变换器基准电压源的输出端经过四号电位器的滑动端与单通道A/D变换器的基准 电压端连接，单通道A/D变换器的四位数据线分别与单片机的Pl 口的低四位口线相连，单 通道A/D变换器的四个位选线分别与单片机的Pl 口的高四位口线相连，采样时序控制电 路由RS触发器和一号逻辑控制器件、二号逻辑控制器件、一号反相器、二号反相器以及合 成器构成，RS触发器由与非门构成，一号、二号逻辑控制器件由与非门构成，一号、二号反相 器由与非门构成，合成器由负逻辑或门构成，RS触发器的输出端与一号、二号逻辑控制器件 的一个输入端连接，一号逻辑控制器件的输出端经过二号反相器与单片机的一个中断请求 端连接，二号逻辑控制器件的输出端经过一号反相器与单片机的另一个中断请求端连接， 单通道A/D变换器的变换结束信号端与一号、二号逻辑控制器件的另一个输入端相连，单 通道A/D变换器的变换开始信号端与合成器的输出端相连，合成器的两个输入端分别与一 号、二号逻辑控制器件的输出端连接；单片机的PO 口经过八位数据线与液晶显示模块的八位数据端连接，单片机的PO 口经过三位地址线与锁存器的地址端口连接，单片机的地址选通端口与锁存器的地址使能 端口连接，锁存器的地址输出端口分别与液晶显示模块的片选端口以及读写信号端口连 接，单片机的读信号端口、写信号端口经过门电路与液晶显示模块的使能端口连接；通讯模 块由专用RS-232接口芯片构成，单片机的串行通讯端口与专用RS-232接口芯片的输入端 连接，专用RS-232接口芯片的输出端与RS-232插座连接。由于采用上述技术方案，本实用新型有以下积极有益效果本仪器测量精度高，稳定性好，测量范围精度温度范围-50-+50°C精度0.2°C湿度范围RH0-100%精度RH 10-95% RH 2%其它RH 5%传感器组件-40-+40°C仪器数据显示精度温度0. 1°C，湿度RH 0. 1%本仪器可作为局部环境和对温湿度有严格要求场合的观测记录仪器，可广泛应用 于各个领域，特别对温湿度瞬间变化过程进行探测并研究的领域更是必备仪器。
图1是本实用新型的主机外形结构示意图。图2是本实用新型传感器模块的外形结构示意图。[0023]图3是湿度传感器的电路原理图。图4是信号处理模块的电路原理图。图5是数据采集模块、温湿度信号转换开关、单片机、液晶显示模块、通讯模块的 电路原理图。图6是通讯参数设置窗口的示意图。图7是主窗口(功能选择窗口 )的示意图。图8是实时数据采集的示意图。图9是实时温湿度曲线显示的示意图。图10是温湿度曲线重现的示意图。
具体实施方式
请参照图1、图2、图3、图4、图5，本实用新型是一种温湿度数据采集仪，包括主机 1和传感头模块，传感头模块由传感头接口插头P1、电缆6和探头5组成，探头5内设置有 测温电阻PT100、湿敏电容C28、双时基集成电路ICM7556和外围电路，双时基电路ICM7556 中的第一个时基电路通过第二十七号电阻R27、第二十八号电阻R28、第二十六号电容C26 连接成方波发生器，第二个时基电路通过第二十九号电阻R29、湿敏电容C28连接成单稳态 触发器，方波发生器产生约40KHz的基准信号，该基准信号由双时基集成电路ICM7556的5 脚输出给其8脚，从而使单稳态触发器产生宽度与湿敏电容C28的电容值对应的脉冲检测 信号，该脉冲检测信号经过RC (电阻R30、电容C29)滤波器输出至传感头接口插头Pl的2 脚，测温电阻PT100的两端与传感头接口插头Pl的5、6脚相连。主机内设置有信号处理模块、数据采集模块、温湿度信号转换开关、单片机、液晶 显示模块、通讯模块，主机1外壳上设置有RS-232接口插座3，电源插座2，传感头接口插座 Jl以及电源开关4，RS-232接口插座通过电缆与上位计算机连接。信号处理模块由温度处理电路和湿度处理电路组成，温度处理电路由电桥电路和 第一、第二斩波运算放大器U6、U7(ICL7650)组成，电桥电路有左、右两个桥臂，左桥臂由九 号、十号、i^一号电阻R9、R10、R11组成，右桥臂由七号、八号电阻R7、R8以及测温电阻PT100 组成，左、右两个桥臂分别与传感头接口插座Jl的5、6脚连接，从而将测温电阻PT100接入 右桥臂中，电桥电路左、右桥臂的差分输出端分别与第一斩波运算放大器U6的两输入端连 接，第一斩波运算放大器U6的输出端一路经过六号电位器VR6 (用于调节输出电压幅度) 输出给温湿度信号转换开关U8(⑶4053)的1脚，另一路经过七号电位器VR7与第二斩波运 算放大器U7的反相输入端(4脚)相连，第二斩波运算放大器U7(ICL7650)的输出端与电 桥电路的左、右桥臂及五号电位器VR5相连。湿度处理电路由稳压电路、偏置电路、第一高精度仪表运算放大器U3 (INA105KP)、 第二高精度仪表运算放大器U4(INA105KP)以及正负湿度信号转换开关U9 (MAX322)组成， 稳压电路由一号电阻Rl和稳压管Wl串联组成，偏置电路由二号、三号电阻R2、R3和一号电 位器VRl串联组成，偏置电路的输入端连接在稳压管Wl的输出端上，一号电位器VRl的滑 动端与第一高精度仪表运算放大器U3的反相输入端(2脚)连接，第一高精度仪表运算放 大器U3的同相输入端(3脚)与传感头接口插座Jl的2脚连接，第一高精度仪表运算放大 器U3的输出端(6脚)经过三号电位器VR3分压后分两路输出，一路与第二高精度仪表运算放大器U4的反相输入端连接，另一路与正负湿度信号转换开关U9常闭端N02连接，第二 高精度仪表运算放大器U4的输出端与正负湿度信号转换开关U9常开端NOl连接，正负湿 度信号转换开关U9的控制端mi、IN2与单片机Ul的定时器端口 TO连接，正负湿度信号转 换开关U9的输出端C0M1、COM2都与温湿度信号转换开关U8的湿度信号输入端YO连接。数据采集模块由单通道A/D变换器U2(MC14433)、A/D变换器基准电压源 TO (MC1403)、采样时序控制电路组成，A/D变换器基准电压源TO的输出端(2脚)经过四号 电位器VR4的滑动端与单通道A/D变换器U2的基准电压端VR连接，单通道A/D变换器U2 的四位数据线Q0、Q1、Q2、Q3分别与单片机Ul的Pl 口的低四位口线PI. 0、P1. UPl. 2、P1. 3 相连，单通道A/D变换器U2的四个位选线DSl、DS4、DS2、DS3分别与单片机Ul的Pl 口的 高四位口线 Pl. 4、Pl. 5、Pl. 6、Pl. 7 相连。采样时序控制电路由RS触发器和一号逻辑控制器件、二号逻辑控制器件、一号反 相器、二号反相器以及合成器构成，RS触发器由与非门U12A、U12B构成，一号、二号逻辑控 制器件分别由与非门U13C、U13D构成，一号、二号反相器分别由与非门U13A、U13B构成，合 成器由负逻辑或门U12C构成，RS触发器的输出端与一号、二号逻辑控制器件U13C、U13D的 一个输入端连接，一号逻辑控制器件U13C的输出端经过二号反相器U13B与单片机Ul的中 断请求端INTO连接，二号逻辑控制器件U13D的输出端经过一号反相器U13A与单片机的中 断请求端INTl连接，单通道A/D变换器U2的变换结束信号端EOC与一号、二号逻辑控制器 件U13C、U13D的另一个输入端相连，单通道A/D变换器U2的变换开始信号端DU与合成器 U12C的输出端相连，合成器U12C的两个输入端分别与一号、二号逻辑控制器件U13C、U13D 的输出端连接，单片机Ul的PO 口经过八位数据线与液晶显示模块LCD的八位数据端连接， 单片机Ul的PO 口经过三位地址线与锁存器Ull的地址端口连接，单片机Ul的地址选通端 口 ALE与锁存器Ull的地址使能端口 LE连接，锁存器Ull的地址输出端口 Q6、Q7分别与液 晶显示模块IXD的片选端口 RS以及读写端口 R/W连接，单片机Ul的读信号端口 RD、写信号 端口 WR经过门电路与液晶显示模块IXD的使能端E连接。通讯模块由专用RS-232接口芯片U14 (MAX202ECPE)构成，单片机Ul的串行通讯 端口 RXD、TXD与专用RS-232接口芯片U14的输入端(9脚、10脚)连接，专用RS-232接口 芯片U14的输出端(8脚、7脚)与RS-232插座JP4(3脚、2脚)连接。双时基集成电路ICM7556相当两个555(著名的时基集成芯片)的CMOS双时基器 件，ICM7556左侧1至6脚相当一个555，它和其左侧的电阻R27、R28、电容C26构成频率为 约40KHz方波振荡器。ICM7556右侧8_13脚相当另一个555，它和其右侧的电阻R29、R31、 湿敏电容C28构成单稳态电路。单稳态由方波触发，单稳态的输出信号的宽度由电阻R29、 湿敏电容C28决定。湿敏电容C28作为湿度传感器使用。电阻R31是一个阻值为10兆欧 的电阻，其作用是湿敏电容C28的放电电阻。单稳态电路输出信号从双时基集成电路U15(ICM7556)的F2 (9脚)输出端经电阻 R32、电容C27滤波得到随湿度变化的直流电平。图3所示的温、湿度传感器都装在图2所 示的探头5中。信号处理电路的作用中对温度和湿度信号进行处理，以满足单通道A/D变换器的 要求。测温电阻PTlOO通过传感头接口插座Jl和传感头接口插头Pl接入电桥电路。第一 斩波集成运算放大器的TO输出经六号电位器VR6调节输出，第一、第二斩波集成运算放大器TO、U7都是负反馈放大器，反馈网络如图4所示。两级放大器TO、U7的输出分别有RC滤 波网络，防止斩波干扰。第二斩波集成运算放大器U7的作用是为电桥提供电压源，用以提 高传感器的线性，属于硬件线性补偿。第二斩波集成运算放大器U7的输入端4有两个电位 器VR7、VR3用来调节其输入的幅度，使输出在-3V左右。电位器VR7输出幅度的调节直接 影响线性补偿程度。高端主要靠电位器VR7调节补偿；低端主要靠电位器VR3调节补偿，补 偿在标定过程中完成。湿度信号处理电路由两级高精度仪表集成运算放大器组成第一高精度仪表集成 运算放大器U3为差分放大，其零点和放大输出分别由电位器VRl和电位器VR3调节，输出 正电平。第二高精度仪表集成运算放大器U4为第一级输出的-1倍放大器(倒相器)，输出 负湿度电平。因为湿度没有负值，所以当单通道A/D变换器某一次采样的温度值为负时，如 果紧跟着下一次采样的湿度值为正，这时A/D变换器不工作；如果这次采样的湿度值跟温 度极性一样是负值，单通道A/D变换器就正常工作。人为产生的湿度负电平就是为测负温 时，保证单通道A/D变换器交替采样正常工作的要求。具体实施如下正负湿度信号转换开关U9(MAX322)是一个两刀开关，一个常闭一 个常开。两刀的输出端连在一起，它的作用是作为正负湿度信号的输出的执行器件。两刀开关的控制端由单片机Ul的定时器端口 TO提供。当温度为正时，TO输出低 电平，正负湿度信号转换开关U9不动作，常闭端输出正电平。当温度为负时，TO输出高电平，正负湿度信号转换开关U9动作，常闭端断开，常开 端闭合，输出负电平。也就是温度控制正负湿度信号转换开关U9打开和闭合，使温度为正 时湿度输出为正，温度为负时湿度输出为负，从而适应单通道A/D变换器U2(MC14433)工作 在交替采样状况下温湿度信号极性必须一致的要求。负湿度信号的A/D变换值取正值，因为湿度没有负值，显示也不设符号位。总之正 负湿度信号转换开关U9(MAX322)的作用是让湿度信号的输出极性随温度的极性变化，保 证单通道A/D变换器U2在温湿度交替采样时能正常工作。放大后的温度信号和经过正负湿 度信号转换开关U9(MAX322)的湿度信号分别送至图5中温湿度信号转换开关U8 (⑶4053) 一刀两掷转换开关的两输入端1脚Yl和2脚Y0，等待门控电平控制温湿度信号转换开关的 输出端Y交替的与两输入端Yl和YO连接，然后送至图5中单通道A/D变换器U2的信号电 平输入端VX。本实用新型的工作原理如下单片机Ul采用89C51。本仪器测量要素是温湿度二要素，而单通道A/D变换器U2 的信号输入是单要素的。因此需要采取对温湿度交替采样的方式，使其分时完成二要素的 A/D变换。单通道A/D变换器U2 (MC14433)是B⑶码输出的A/D变换器。它有一个A/D变换 开始(启动)输入端DU，还有一个A/D变换结束输出端E0C。在单通道运用时，很简单，信号送进VX端，EOC直接与DU相连，用本次变换的结束 脉冲启动下一次变换，可以循环工作起来。当两元素信号用单通道时，从时间上就要有所控制，使两元素分时交替运用这个 通道。[0052]图5运用两个4-2与非门器件74LS00完成这一功能。A/D变换温湿度二元素交替采样原理如下单片机Ul初始化程序预置定时器Tl 端口为高电平，使RS触发器中与非门U12A的3脚为低电平，U12B的6脚为高电平，此时， 与非门U12D的输入端12脚、13脚为高电平，与非门U12D的输出端为低电平，使RS触发器 更稳定，此高电平送至温湿度信号转换开关U8 (CD4053)的控制端B，保证湿度信号接通单 通道A/D变换器U2的3脚VX端，等待湿度信号A/D变换的启动。这时由单通道A/D变换器U2的14脚来的变换结束脉冲EOC和RS触发器中与非 门U12B的6脚的高电平同时加载在逻辑控制器件U13C两个输入端上，将其选通，逻辑控制 器件U13C的8脚产生负脉冲，经反相器U13B在6脚产生正脉冲(中断INTO)，中断INTO 向单片机Ul申请后，中断程序将A/D变换的温度数据读至单片机Ul的片内存储器RAM内， 等待其数据调用和向RS-232接口发送。中断INTO也作为即将到来的湿度A/D变换的启 动脉冲。温度数据读完后，单片机Ul向计算机的RS-232接口发送温湿度数据。中断程序 INTO最后将单片机Ul的15脚Tl置0 (低电平)，这时RS触发器反转，状态发生变化，反相 器U13A的3脚产生正脉冲(中断INT1)，从而进入下一周期湿度读出数据，温度进行A/D 变换的周期。单片机Ul两个中断INTO和INTl的中断程序是分别将温湿度数据读入片内RAM 内。可见温湿度二元素的交替采样，是软硬件配合运行的结果。图5中的TO(MC1403)为基准电压源，用来作为单通道A/D变换器的基准电压，由 电位器VR3来调节。图5中的HY-1601C为液晶显示器件。它是软硬件成熟的公开技术。Ull (74LS373) 为数据锁存器。它锁存单片机三个低位地址，它和UlO (74LS00)的三个门电路联合生成液 晶显示所要求的三个控制信号片选RS、读写R/W、使能E信号。图5中U14(MAX202)为RS-232接口芯片，它是为与计算机通讯用的。在这里值得 一提的是向计算机发送温湿度数据是在中断INTO的中断程序读完温度数据后的时间发送 的。本仪器主机上有温湿度数据的液晶显示，可脱机作为温湿度显示仪使用，通过 RS-232接口与计算机连接后，可实时连机工作。计算机操作采用窗口控制，而不是菜单控制。这样更直观，更便於操作。请参照图 6，通讯参数设置窗口中有两项通讯参数选项串口选择(1、2、3、4)。括号中的数字代表仪器主机与计算机串口通道号。如果 你的通道号是1 (大多数使用1)，请在输入框中填1。通讯参数(19200、n、8、l)此参数是固定的。通道号填好后，单击通讯连接，系 统进入主窗口(功能选择窗口)，如图7所示。主窗口是核心窗口，通过它进入三个子窗口。每个子窗口对应不同的使用功能。单 击三个使用功能窗口中的任何一个，就进入对应的使用功能窗口。每个子窗口的右下角有 一返回主窗口按钮，单击它，可从所在子窗口返回主窗口，可方便地再进入其它功能子窗 口，选择新的功能。每个子窗口返回主窗口的右边有退出按钮，单击它，可退出系统.下面分别介绍三个功能子窗口 功能子窗口一 实时数据采集，[0066]在主窗口，单击实时数据采集，进入图8所示功能子窗口画面。在画面右侧有参 数输入框和按钮有一个采样时间间隔输入框，输入数据采样时间间隔，以整数秒为间隔 选择数据，单位为ms。如间隔1秒，则输入1000，采样时间间隔的范围为1至10秒。单击采集启动按钮，显示屏就出现以输入采样时间间隔数据为间隔的时间、温 度、湿度的数据集合。图8中温湿度数据最右边的一列顺序数字为数据的序列号，在数据和 曲线存储和重现中将使用它。点击暂停按钮可暂停数据采集。点击继续按钮可继续 数据采集。保存按钮是为保存数据文件而设置的。单击保存后，设置文件名和路径， 保存数据文件在磁盘中。单击返回主窗口按钮，屏幕立即返回主窗口画面。单击退出按钮退出系统。功能子窗口 二实时温湿度曲线，在主窗口的功能选项中，有实时温湿度曲线，单击实时温湿度曲线，进入图9 所示功能子窗口画面。在画面上有两条曲线红色的为湿度曲线；兰色的为温度曲线。曲线的横坐标为 时间，单位为分钟。其刻度粗格为分钟；细格为0.2分钟(图9中仅画了粗格)。纵坐标为 温度和湿度，范围为-50-100，单位温度为。C;湿度RH为％。其刻度粗格为10 ；细格为2(图 9中仅画了粗格)。在图9画面的右上方，有采样时间间隔系数j和观测时间系数η输入框，j和 η都是正整数。j表示仪器器件固有的采样时间间隔的倍数。η表示整个观测时间内曲线图 切换的次数，即页数。采样时间间隔系数j的选择要依观测的温湿度的瞬间变化程度，激 烈的选小些；平缓的选大些，以免的占用大的存储空间。每幅图的观测时间为5分钟X j。 总的观测时间为5分钟X j X η。合理输入选择的参数后，点击其右边的启动按钮，立即开始实时绘制随时间变 化的温湿度曲线。同时在观测时间显示框内显示总的观测时间。点击停止按钮，可以 随时停止作业。说明一点，绘制曲线的数据记录在实时数据采集窗口的文本框中。最右 边的保存曲线按钮，点击它，立即将绘制完的曲线的窗口切换至实时数据采集窗口。 然后按保存实时采集的数据文件的方法保存曲线的数据。功能子窗口三温湿度曲线重现在主窗口，单击温湿度曲线重现，进入图10所示功能子窗口画面。从图10看出该画面分左右两部分，左边再现的是实时温湿度数据采集集合。右 边显示的是由左边数据绘制的曲线，这样更直观，温湿度曲线重现分两步完成在画面的左 上角，点击打开按钮。窗口中立即附加一个打开文件窗口。在选择路径和文件名后，再 点击打开文件窗口窗口中的打开按钮，在图10左边的文本框中再现所保存的曲线文 件的数据集合。在窗口的右上方，有一个采样时间间隔系数j的输入框，它与实时温湿 度曲线窗口的采样时间间隔系数j是同一参数。不记得时，可以从左边的曲线数据的 秒数据得知，相邻的秒差值就是采样时间间隔系数j。还有一个扫描时间系数η小时
输入框，要求输入一个正整数。它表示基本曲线扫描时间(60分钟)的倍数。最后一个输 入曲线点数输入框，从左边文本框的曲线数据的右边的序号中找出所要的曲线段的序号 输入框中。三参数输入完结，点击曲线重现按钮。欲重现的曲线立即出现在画面上。同 时在图10的下边立即显示所选曲线段的温湿度的最大值、最小值和平均值。[0077] 为了更精细地观察曲线，将整个观测时间分成六个时间段，曲线框下六个选择钮 与其对应。单击它们，可精细观测不同时段的温湿度变化曲线。实时温湿度曲线应用范围 广泛，重现它的历史记录，进行后续研究也很有价值。
权利要求1. 一种温湿度数据采集仪，包括主机和传感头模块，传感头模块由传感头接口插头、电 缆和探头组成，其特征是探头内设置有测温电阻、湿敏电容、双时基集成电路和外围电路，双时基电路中的第一 个时基电路通过第二十七号电阻、第二十八号电阻、第二十六号电容连接成方波发生器，第 二个时基电路通过第二十九号电阻、湿敏电容连接成单稳态触发器，方波发生器产生基准 信号，该基准信号由双时基集成电路的5脚输出给其8脚，从而使单稳态触发器产生宽度与 湿敏电容的电容值对应的脉冲检测信号，该脉冲检测信号经过RC滤波器输出至传感头接 口插头的2脚，测温电阻的两端与传感头接口插头的5、6脚相连；主机内设置有信号处理模块、数据采集模块、温湿度信号转换开关、单片机、液晶显示 模块、通讯模块，主机外壳上设置有RS-232接口插座、电源插座、传感头接口插座；信号处理模块由温度处理电路和湿度处理电路组成，温度处理电路由电桥电路和第 一、第二斩波运算放大器组成，电桥电路有左、右两个桥臂，左桥臂由九号、十号、十一号电 阻组成，右桥臂由七号、八号电阻以及测温电阻组成，左、右两个桥臂分别与传感头接口插 座的5、6脚连接，从而将测温电阻接入右桥臂中，电桥电路的左、右桥臂的差分输出端分别 与第一斩波运算放大器的两输入端连接，第一斩波运算放大器的输出端一路经过六号电位 器与温湿度信号转换开关的温度信号输入端连接，另一路经过七号电位器与第二斩波运算 放大器的反相输入端连接，第二斩波运算放大器的输出端与电桥电路的左、右桥臂以及五 号电位器连接；湿度处理电路由稳压电路、偏置电路、第一高精度仪表运算放大器、第二高精度仪表 运算放大器以及正负湿度信号转换开关组成，稳压电路由一号电阻和稳压管串联组成，偏 置电路由二号、三号电阻和一号电位器串联组成，偏置电路的输入端连接在稳压管的输出 端上，一号电位器的滑动端与第一高精度仪表运算放大器的反相输入端连接，第一高精度 仪表运算放大器的同相输入端与传感头接口插座连接，第一高精度仪表运算放大器的输出 端经过三号电位器分压后分两路输出，一路与第二高精度仪表运算放大器的反相输入端连 接，另一路与正负湿度信号转换开关常闭端连接，第二高精度仪表运算放大器的输出端与 正负湿度信号转换开关常开端连接，正负湿度信号转换开关的控制端与单片机的定时器端 口连接，正负湿度信号转换开关的输出端与温湿度信号转换开关的湿度信号输入端连接； 数据采集模块由单通道A/D变换器、A/D变换器基准电压源、采样时序控制电路组成， A/D变换器基准电压源的输出端经过四号电位器的滑动端与单通道A/D变换器的基准电压 端连接，单通道A/D变换器的四位数据线分别与单片机的P1 口的低四位口线相连，单通道 A/D变换器的四个位选线分别与单片机的P1 口的高四位口线相连，采样时序控制电路由 RS触发器和一号逻辑控制器件、二号逻辑控制器件、一号反相器、二号反相器以及合成器构 成，RS触发器由与非门构成，一号、二号逻辑控制器件由与非门构成，一号、二号反相器由与 非门构成，合成器由负逻辑或门构成，RS触发器的输出端与一号、二号逻辑控制器件的一 个输入端连接，一号逻辑控制器件的输出端经过二号反相器与单片机的一个中断请求端连 接，二号逻辑控制器件的输出端经过一号反相器与单片机的另一个中断请求端连接，单通 道A/D变换器的变换结束信号端与一号、二号逻辑控制器件的另一个输入端相连，单通道 A/D变换器的变换开始信号端与合成器的输出端相连，合成器的两个输入端分别与一号、二 号逻辑控制器件的输出端连接；单片机的P0 口经过八位数据线与液晶显示模块的八位数据端连接，单片机的P0 口经 过三位地址线与锁存器的地址端口连接，单片机的地址选通端口与锁存器的地址使能端口 连接，锁存器的地址输出端口分别与液晶显示模块的片选端口以及读写信号端口连接，单 片机的读信号端口、写信号端口经过门电路与液晶显示模块的使能端口连接；通讯模块由专用RS-232接口芯片构成，单片机的串行通讯端口与专用RS-232接口芯 片的输入端连接，专用RS-232接口芯片的输出端与RS-232插座连接。
专利摘要一种温湿度数据采集仪，包括主机和传感头模块，传感头模块由传感头接口插头、电缆和探头组成；探头内设置有测温电阻、湿敏电容、双时基集成电路和外围电路；主机内设置有信号处理模块、数据采集模块、温湿度信号转换开关、单片机、液晶显示模块、通讯模块；信号处理模块由温度和湿度处理电路组成；数据采集模块由单通道A/D变换器、A/D变换器基准电压源、采样时序控制电路组成；通讯模块由专用RS-232接口芯片构成；单片机通过专用RS-232接口芯片与计算机连接，本仪器集数据采集和图形显示以及存储功能为一体，可将温湿度实况以数据和温湿度曲线方式表示出来，广泛应用于各个行业和部门，特别是那些需要对温湿度瞬间变化过程进行观测和研究的部门。
文档编号G01K7/16GK201780680SQ201020530819
公开日2011年3月30日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者陶文有 申请人:陶文有