专利名称：微环境温湿度智能测量仪的制作方法
技术领域：
技术领 域本实用新型涉及一种测量温湿度的装置，具体涉及一种微环境温湿度智能化测量仪。
背景技术：
环境的温湿度是影响某些制造工艺、物品存储时效的重要因素之一。目前的温湿度测量仪整机性能不高、智能化程度偏低。大多数采用以单片机为核心的电路构成，功能较为单一；传感器采用第一、二代产品，特点是非智能化，单参数测量(温度和湿度测量使用两个不同传感器)、反应时间长，模拟信号输出与电源电压有关；传感器精度偏低、标定繁琐，离散性较大，开发时间长、费用高，不利于批量化生产。例如黑龙江八一农垦大学信息技术学院(孟臣 李敏)撰写的《多通道智能温湿度测量仪的研制》，其公开了一种其以单片机为核心的测量仪，温湿度传感器分别采用DS18B20和HIH3610，可测试多点温湿度；该测量仪分别采用了温度和湿度传感器，传感器的体积很大；虽然HIH3610输出线性模拟信号，但存在以下缺陷1)该输出与传感器供电电压有关，如果采用了稳压措施，进一步增大传感器的体积；2)传感器和ADC之间的距离不能过长，否则会引入非线性误差，增加标定的复杂性，不利于批量生产；且DS18B20为数字输出，仅测量单参数(温度)。又例如1997年11月Resourceand Environment in the Yangtze Valley(周百力)《湿地环境检测中的多通道温湿度自动测量系统》，公开了以单片机为核心，温湿度传感器分别采用Philips公司的薄膜湿度传感器和AD590温度传感器，同样存在与HIH3610传感器类同的问题。再如2002年3月湖北工学院学报(涂宁英 肖俊武等)《智能型温湿度测控仪研究与实践》公开的温湿度测量仪，以单片机为核心预留了模拟量输入通道，温湿度传感器只能选用模拟型，存在功能较少，智能化程度不高，传感器的体积大等缺陷。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于对微环境的温湿度测量仪，要求传感器体积小，整机性能高，在温湿度传感器的选型和智能化方面进行改进和创新，而提供一种适于微环境的温湿度智能化测量仪。
本实用新型的目的是这样实现的
微环境温湿度智能化测量仪，由微型智能传感器、下位机组成，下位机以单片机U1为核心，连接高精度可编程时钟芯片U2、可编程显示驱动芯片U3、存储器阵列U4、通讯接口芯片U5；下位机将传感器采集的微环境温度、湿度数据进行处理、保存、显示，在用户设定的时间范围内将保存的数据通过通讯接口上传给主机，并建立数据库提供给用户使用；传感器通过两线串行接口和下位机的单片机U1直接相连，传感器的输出为数字信号，直接和单片机U1通讯；时钟芯片U2提供精确的时间信息和可编程定时中断信号给控制器U1使用；可编程显示驱动芯片U3和单片机U1的接口采用串行方式，以动态扫描方式驱动8个数码管；存储器阵列U4与单片机U1的通讯采用串行总线方式，将传感器采集的微环境温度、湿度数据进行保存。
所述单片机U1采用C52系列；微型智能传感器采用SHT15系列；可编程显示驱动芯片U3采用MAX7221，以动态扫描的方式驱动8个数码管；数据存储器U4为非易失铁电式存储器，采用FM24C256。
相比现有技术，本实用新型测量仪在以下几个方面具有显著特点1、高精度相对湿度±2％；温度±0.4℃；大测量范围湿度0～100％，温度-40～123.8℃。
2、反应时间快相对湿度的典型测量时间为4秒。
3、传感器体积小4.88mm×7.42mm×2.5mm；4、传感器能耗低测量时电流典型值550uA，正常工作电流28uA，睡眠模式电流只有0.3uA。
5、单传感器实现双参数(温湿度)测量，多路数测量。
6、测量仪具有多种智能化功能，包括省电模式、自动时钟、数据掉电保护、大容量数据存储、多路采集、长程传输等。
7、测量仪可大批量生产，传感器不需标定，单台仪器制造时间短。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的系统连接框图。
图2是本实用新型分布式测量工作方式系统连接示意图。
图3是本实用新型单机的一个具体实施方案电路图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型测量仪由传感器、下位机组成，图中虚线内为下位机功能框图，其中电源采用模块电源。传感器选用智能传感器，精度高、能耗低、体积小、数字输出、可直接与单片机连接，使整机实现数字化；下位机接收传感器的数字输出、进行数学运算得到最终结果，存储并巡回显示这些结果；时钟为这个系统提供准确的时间信息，方便控制；接口部分是下位机和外界信息交流(接收指令、上传数据)的必要组成；测量仪根据使用对象配置有多种接口。因此，测量仪可工作在单机测量状态和分布式测量状态。单机测量状态传感器感知环境温湿度的变化，下位机采集传感器的输出，经过运算后得到实际的温湿度值并保存。在适当的时候，下位机通过接口将保存的数据上传给PC机，建立最终的数据库，提供给用户使用。
如图2所示，整个系统由多节点分布测量、上位主机进行控制管理，主机可由PC机构成，每个节点具有一定的自我管理的功能。除了接口外，每个节点和单机测量方式具有相同的功能。环境的温湿度数据在节点中存储和显示，根据命令通过外部总线上传给主机，建立数据库，提供给用户。
测量仪采用先进的微型温湿度智能传感器，实现了整机的全数字化，优化了测量仪的电路设计，实现了温湿度的智能化测量，省掉了传感器的标定时间，非常适合大批量生产。根据接口的不同，可以由单机测量方式方便地扩展为分布式测量方式，扩大了应用范围。
如图3所示，为本实用新型一具体实施方式
电路图，其主要以单片机U1-AT89C52为核心，实现对微环境温湿度数据的采集、保存、显示和通讯功能。U4为非易失铁电存储器阵列FM24C256，可使测量仪的存储容量扩大到256K字节，单片机和存储器的通讯采用串行总线方式，节约了单片机的端口资源。U3是可编程显示驱动芯片MAX7221，它和单片机的接口仍然采用串行方式，可以动态扫描的方式驱动8个数码管。U2是时钟芯片DS12887，为系统提供精确的时间信息，U2有可编程定时中断信号提供给控制器U1使用。传感器SHT15输出为数字式信号，采用串行方式直接和单片机通讯，U5能在电气特性上实现TTL和RS232C协议的相互转换，该芯片可用类似功能芯片替换。
微环境温湿度智能测量仪，采用以单片机为核心的电路，传感器采用第三代智能化产品，优化测量仪的电路设计，使得整机性能得到明显提高，体积合适；具有多路采集、传感器和测量仪之间的距离长(可灵活改变)，数据掉电保护、数据存储容量大、时钟等功能，接口灵活(供用户选择)，传感器体积极小、双参数测量、反应时间短、供电范围大、数据一致性好、精度高、省却传感器标定时间等优点，适合大批量生产，尤其适合各种气体在微环境下的温湿度测量。
权利要求1.微环境温湿度智能化测量仪，其特征在于由微型智能传感器、下位机组成，下位机以单片机U1为核心，连接高精度可编程时钟芯片U2、可编程显示驱动芯片U3、存储器阵列U4、通讯接口芯片U5；下位机将传感器采集的微环境温度、湿度数据进行处理、保存、显示，在用户设定的时间范围内将保存的数据通过通讯接口上传给主机，并建立数据库提供给用户使用；传感器通过两线串行接口和下位机的单片机U1直接相连，传感器的输出为数字信号，直接和单片机U1通讯；时钟芯片U2提供精确的时间信息和可编程定时中断信号给控制器U1使用；可编程显示驱动芯片U3和单片机U1的接口采用串行方式，以动态扫描方式驱动8个数码管；存储器阵列U4与单片机U1的通讯采用串行总线方式，将传感器采集的微环境温度、湿度数据进行保存。
2.根据权利要求1所述的智能化测量仪，其特征在于所述单片机U1采用C52系列；微型智能传感器采用SHT15系列；可编程显示驱动芯片U3采用MAX7221，以动态扫描的方式驱动8个数码管；数据存储器U4为非易失铁电存储器，采用FM24C256。
专利摘要微环境温湿度智能化测量仪，由微型智能传感器、下位机组成，下位机以单片机U1为核心，连接高精度可编程时钟芯片U2、可编程显示驱动芯片U3、存储器阵列U4、通讯接口芯片U5；下位机将传感器采集的微环境温度、湿度数据进行处理、保存、显示，在用户设定的时间范围内将保存的数据通过通讯接口上传给主机，并建立数据库提供给用户使用。本实用新型具有省电模式、自动时钟、数据掉电保护、大容量数据存储、多路采集、长程传输等多种智能化功能；单传感器实现双参数(温湿度)测量，传感器不需标定多路数测量，可大批量生产。
文档编号G01N25/64GK2676197SQ200420033038
公开日2005年2月2日 申请日期2004年2月25日 优先权日2004年2月25日
发明者郭永彩, 高潮, 陈钊, 郭孝恩 申请人:重庆大学