基于AVR单片机的多通道温湿度传感器检定系统

摘要：为了提高温湿度传感器检定的效率，为气象业务的发展提供快捷的服务，设计了一种基于AVR单片机的多通道温湿度传感器检定系统。该系统硬件上采用AVR系列微控制器ATmega16和24位高精度A／D转换芯片ADS1232，实现了对温湿度传感器的数据信息采集；软件系统基于RS 232串口，利用数据库SQL Server 2000和VC技术，实现了温湿度传感器的自动检定。结果表明，系统大大提高了温湿度传感器的检定效率和准确度。
关键词：微控制器；温湿度传感器；多通道传感器；检定系统

随着地面自动气象站的投入业务使用，山东省的大监自动气象站和区域自动气象站已经建成1 500多个，使我省的业务水平大幅提高，随着业务量增加的同时，也给计量检定工作能力提出了新的要求。但近些年来温湿度传感器的检定很大程度上仍停留在人工检定阶段。这种检定方法耗时、检定效率低，因此迫切设计出一套自动检定温湿度传感器的系统，为了改善这种状况，在VC 6．0环境下使用MSComm通信控件和数据库技术，开发了自动站温湿度传感器数据采集及处理系统，实现8路温湿传感器的数据批量采集，用以提高温湿度传感器的检定效率和准确度。

1 系统的整体结构及功能描述
该设计以AVR单片机和高精度A／D转换芯片ADS1232为核心，能对温湿度传感器进行检定。该温湿度传感器是温度和湿度一体化的传感器，温度检测的原理为利用PT100对温度进行测量。这样就需要将铂电阻信号转换成电压信号实现温度的采集。该设计采用REF200激发出200μA的恒流电流。湿度中输出0～1 V的电压，对应0％～100％的湿度。为了达到对温湿度值的高精度采集。在此采用高精度的24位A／D转换器ADS1232来实现。该设计通过检测温湿度传感器输出的信号，实现对此温湿度传感器的检定，单片机读取的传感器输出信息，通过串口送入计算机中显示，系统结构框图如图1所示。

2 硬件设计
2．1 系统硬件综述
该系统硬件电路由单片机电路、恒流源激发电路、8路选择电路、高精度A／D转换电路ADS1232电路、串行通信电路等组成。
2．2 系统控制核心
该系统采用ATmeGA16单片机。该单片机是一种低功耗8位RISC指令集单片机，具有丰富的片内外设，内置512 B E2PROM，I／O驱动能力强，特别适合低功耗型仪器仪表的控制。
单片机通过对高精度A／D转换芯片ADS1232实现对传感器的温度和湿度的信息采集，并与标准值进行比较，通过比较实现对待检定传感器的检定。
单片机核心电路如图2所示。为了实现单片机与PC机的通信的同步性，采用外部7．372 8 MHz晶振作为主时钟。

2．3 恒流源激发电路
该设计中采用REF200产生200μA的恒流源激励，用于激励PT100产生电压信号，恒流源芯片REF200具有单通道输出(100±0．5)μA的高精度，并且具有±25 ppm／℃极低的温度漂移，这一特点使REF200非常适合用于此温湿度传感器中PT100的检测。恒流源激励电路如图3所示。
2．4 温、湿度8路通道选择电路
温、湿度8路通道选择电路采用通道数字控制模拟电子开关CD4051实现1～8的选择。将REF200的输出电流信号接入CD4051的3号管脚，单片机的I／O口输出控制信号控制4051的A，B，C引脚来实现X分别与X0～X7通道选通，如图4所示。