测控技术与仪器 外文翻译

毕业设计(论文)外文资料翻译

学院：自动化工程学院

姓名：

专业：□自动化学号0707250229

□√测控技术与仪器班级：测控072班外文出处：资料1：The project sponsored by Science & Technology

Developing Plan of Hebei province in China.2007,10(01):475-480资料2：Proceedings of the 3rd WSEAS Int. Conf. on CIRCUITS,

SYSTEMS, SIGNAL and TELECOMMUNICATIONS.2009,51(17):120-125 附件：资料1：1.翻译译文；2.外文原文。

资料2：1.翻译译文；2.外文原文。指导教师评语：

签名：

2011年4 月9 日

附件：资料1翻译译文

基于USB接口的智能网络温度和湿度测量系统

摘要：多数字输出相对湿度和温度传感器-SHT71是设置在系统中，它可以随时对环境监测点的温度和湿度进行实时测量。温湿度值、露点值和每个测量点的日期和时间都显示在LCM显示模块（液晶显示模块）HY-12864K上。与此同时，这些数据被保存在非易失性FRAM（铁电随机存取内存）的FM31256中，即可以保证在系统电源出现故障的情况下数据不丢失。获得的数据可以直接上传到电脑中的USB 主机模式或间接地被复制到电脑而不经过USB设备模式磁盘领域的测试。该应用软件不仅可以绘制出温度、湿度和露点曲线，计算出最大值，最小值，平均值，同时还可以做进一步的统计分析，报表打印和对系统的基本测量参数进行设置。

关键词：温湿度，USB接口，网络，FRAM。

1简介

温湿度测量广泛使用在工业和农业生产，日常生活和研究开发中。例如，湿度大可造成粮食变质，使药品、香烟和茶叶存储仓库发霉。如果存放棉花的仓库中温度和湿度不合适，将会引起自燃。同时，若温度控制不当，将会使精密仪器和半导体器件的性能降低。所以，温度和湿度在许多环境领域都需要严格得测量和控制。

传统的温湿度测量采用了对温度和湿度分别进行测量，这不能很好地摆脱彼此测量时的相互干扰，此外，该传感器的互换性差，电路复杂，它需要长期而复杂的校准。截至目前，温度和湿度的测量在国内的研究是焦点课题，如南京航空航天大学、北京智能拓维技术研究所、河北师范大学科学技术大学、电子信息工程学院湖南大学、黑龙江省八一农垦大学等都对此课题进行了深入的研究。但是，上述测量是基于离散传感器完成的，其测量精度低，单点测量不适合大温室环境，而且采用RS232串行通信，其较低的数据传输带宽难以满足目前计算机接口的发展趋势。在国外，在该领域的研究较为成熟，具有很高的准确度，如美国DeltaTRAK和QUATRONIX公司，德国德图公司，奥地利，芬兰，日本等，但他们的产品价格昂贵，使我国广大用户承担不起。

对于上述国内和国际的现状，该系统采用新型集成数字输出温湿度传感器

-SHT11，完成对测量网络各节点的测量，其具有测量精度高、良好的长期稳定性和响应时间断等优点。智能传感器SHT11获得的数据不仅可以直接通过USB接口上传到电脑，也可保存在非易失性FRAM-FM31256中，即使系统掉电，数据也不会丢失。更重要的是，微机和PC之间的沟通取代了传统的RS232串行接口的双模式USB接口（USB主机和USB设备）的应用，它不仅可以直接实现，而且间接地闪存盘。因此，该系统具有小的接口，即插即用和更好的通用性能。

2 该系统的总体结构

该系统是由电脑和微机组成。微机AT89C52单片机为核心芯片，它是由数据采集网络，液晶显示模块，数据存储模块和USB通信模块来完成对温湿度数据的采集、显示、存储和上传。该系统不仅可以获取数据，或在任何关键时间暂停，而且还可以通过该系统相应的应用软件设置启动时间、停止时间和时间间隔。此外，当环境温度和湿度超过了预先设定的范围时，它具有声光报警功能。PC机是由数据处理和参数设置装置组成，它可以绘制曲线、列表显示、数学分析、统计分析、报表打印和设计微型计算机的参数，如启动和停止时间，时间间隔，报警的上下限值等。该系统的总体结构是图1所示：

图1总体结构的系统框图

2.1 数据采集网络

该系统采用多功能集成数字输出温湿度传感器-SHT11做多点顺序测量，其集成温度和湿度的测量元件与一身，如信号放大器，A / D转换器，光盘的OTP（一次性可编程只读存储器），I2C总线等外围电路。它在校准后直接输出相对湿度和温度的数字信号，它可以增强信号强度和抗干扰能力，具有长期的稳定性，有效地解决了传统的温度和湿度传感器的不足。此外，它也可以准确地测量露点，不会因为不同的温度和湿度产生误差。

从图2（相对湿度数字输出特性曲线）中我们可以看到它出现了非线性。该系

统采用软件方法进行补偿以获得准确的数据。该湿度值修正公式如下：

RH Linear =C1+C2*SO RH+C3*SO RH*SO RH

在上面的公式，SO RH是测量传感器的相对湿度测量值，这是作为如下情况的值（湿度可以选择14或12位，温度可以选择12或8位）：

12位SO RH ：C1 =-4 C2 =0.0405 C3 =-2.8*10-6

8位SO RH ：C1 =-4 C2 =0.6480 C3 =-7.4*10-4

上面的公式用于计算在25℃情况下湿度值，但真正的测量温度是在特定的范围内变化，因此应考虑湿度传感器的温度系数，其可按下列公式进行补偿：

RH true = (T-25)*(t1+t2*SO RH) + RH Linear

在上面的公式中，T是实际温度值。其系数如下：

12位SO RH：t1=0.01 t2=0.00008

8位SO RH ：t1=0.01 t2=0.00128

该SHT71温度的线性度非常好，因此数字输出的温度的实际值可以通过下列公式转换：

TC =d1+d2*SO T

在上面的公式，SO T是传感器的温度输出值，该系统的电源电压为5V。

当温度传感器的分辨率为14位时，d1 =-40 d2 =0.01

当温度传感器的分辨率为12位时，d1 =-40 d2 =0.04

环境的露点值可根据由下列公式的相对湿度和温度值计算：

Log EW = (0.66077+7.5*T)/ (237.3+T) + (Log 10(RH)-2)

DP = ((0.66077- Log EW)*273.3)/ (Log EW-8.16077)

图2 相对湿度数字输出特性曲线的SHT71