一种十六通道湿度测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种十六通道湿度测量系统，通过两个ADG1607电子模拟开关构成开关阵列，共用一个AD7792数模转换器，由单片机控制实施分时切换模拟开关，构成16路湿度测量电路，以分时采集各路湿度传感器输出的电压信号模拟量，从而解决多路湿度测量各个通道系统误差一致性以及简化ADC电路的问题，不仅能够明显降低成本，更重要的是能够确保每一路的系统误差相对一致，测量出来的湿度值能够客观反映各通道的真实情况。另外，本发明专利技术提供的电路开关为无机械触点，能够长期频繁使用。在自动气象站设备中应用，其性能指标达到设计要求，满足气象观测设备对湿度的精准测量需要。象观测设备对湿度的精准测量需要。象观测设备对湿度的精准测量需要。

【技术实现步骤摘要】
一种十六通道湿度测量系统


[0001]本专利技术涉及湿度测量
，尤其涉及一种十六通道湿度测量系统。

技术介绍

[0002]空气湿度是重要的气象要素之一。气象、环保、国防、工农业生产、科研、航天等各行各业，经常需要对环境的空气湿度实施测量与控制。对一般用途来讲，测量某个点的空气湿度一般都采用单个仪器来实现，但是在某些应用领域里需要同时测量多路湿度或者十多路湿度，比如气象部门，需要对空中垂直方向上的各个高度层的湿度进行测量；大型的仓储场所，需要各个检测点进行湿度检测，其他日常生活中也很多时候会用到多点甚至几十个点需要同时测量湿度的情形。
[0003]假如每个检测点用单个测量仪器来完成，众多的检测点还需要组网完成数据收集，那么系统就变得相当复杂，同时成本也会按倍数增加。假如需要对某一个垂直高度上测量不同高度层的湿度，需要严格区分相互之间的湿度差异的话，那么多个单独仪器测量的系统误差就可能影响精准测量。在普通环境中，湿度这个参数是最难准确测量的，这是因为测量湿度要比测量温度复杂得多，温度是个独立的被测量，而湿度却受其他因素(例如大气压强、温度等)的影响，随时可能在变化，因此需要采取同一个测量电路实现多路甚至十几路的测量方法才是比较合理的测量方式。
[0004]在现有技术中，采取集成的温度和湿度传感器进行环境检测，通过多路温度和湿度电路设计，每路对应一个外部接口，实现多路同时测量并且具有良好的一致性系统误差。例如，需要监控粮仓的温湿度，粮仓温湿度检测需要大面积多点测量，单个仪器组成监测网成本比较高，而且每个站点的测量系统误差不一致会影响监测网的质量，需要通过多通道测量仪器作为节点，再采取ZigBee无线通信技术，形成星型传输网络完成数据采集及传输，对粮仓实现多点实时监测和监控。但是，采用这种多通道的测量方式，每一通道对应一个ad转换器，输出数字信号以后再通过单片机或者用户终端进行数据收集、汇总，这种组成方法电路复杂，成本相对较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种十六通道湿度测量系统，其能够有效解决现有技术中所存在的上述技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的一实施例提供了一种十六通道湿度测量系统，包括湿度传感器、十六通道选择开关单元、A/D转换单元、微控制单元和显示单元；
[0007]所述十六通道选择开关单元包括第一ADG1607模拟开关和第二ADG1607模拟开关，所述第一ADG1607模拟开关的S1A引脚～S8A引脚分别对应连接所述湿度传感器的湿度信号正极输出端JH1
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2至JH8
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2，所述第一ADG1607模拟开关的S1B引脚～S8B引脚分别对应连接所述湿度传感器的湿度信号负极输出端JH1
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3至JH8
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3；所述第二ADG1607模拟开关的S1A引脚～S8A引脚分别对应连接所述湿度传感器的湿度信号正极输出端JH9
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2～JH16
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2，所述第
二ADG1607模拟开关的S1B引脚～S8B引脚分别对应连接所述湿度传感器的湿度信号正极输出端JH9
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3～JH16
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3；
[0008]所述第一ADG1607模拟开关的A0引脚、A1引脚及A2引脚作为地址控制信号端连接至所述微控制单元的第一～第三PIO口，所述第一ADG1607模拟开关的A0引脚、A1引脚及A2引脚组合8个地址对应8路开关通道，通过所述微控制单元的第一～第三PIO口对应控制决定，所述第一ADG1607模拟开关的使能EN引脚作为片选控制信号连接至所述微控制单元的第四PIO口，通过所述微控制单元的第四PIO口控制决定所述第一ADG1607模拟开关是否工作；
[0009]所述第二ADG1607模拟开关的A0引脚、A1引脚及A2引脚作为地址控制信号端连接至所述微控制单元的第五～第七PIO口，所述第二ADG1607模拟开关的A0引脚、A1引脚及A2引脚组合8个地址对应8路开关通道，通过所述微控制单元的第五～第七PIO口对应控制决定，所述第二ADG1607模拟开关的使能EN引脚作为片选控制信号连接至所述微控制单元的第八PIO口，通过所述微控制单元的第八PIO口控制决定所述第二ADG1607模拟开关是否工作；
[0010]所述第一ADG1607模拟开关的DA引脚和第二ADG1607模拟开关的DA引脚的连接点作为正极输出信号公共端VDA连接至A/D转换单元的模拟信号正极输入端，所述第一ADG1607模拟开关的DB引脚和第二ADG1607模拟开关的DB引脚的连接点作为负极输出信号公共端VDB连接至A/D转换单元的模拟信号负极输入端，所述A/D转换单元的数字信号输出端和受控端分别连接至所述微控制单元的相应引脚，所述微控制单元与所述显示单元连接；
[0011]所述十六通道选择开关单元通过所述第一ADG1607模拟开关和第二ADG1607模拟开关组合，并通过所述微控制单元的控制，按照十六通道湿度信号输入顺序的逻辑时序分别设置高或低电平的组合，形成十六通道选择控制开关矩阵，以分别控制从通道1到通道16逐个转换，从而将所述湿度传感器的16通道的湿度模拟信号进行分时切换以逐路输送至所述A/D转换单元进行模数转换，所述A/D转换单元在所述微控制单元的控制下将输入的湿度模拟信号进行模数转换后得到湿度数字数据并发送给所述微控制单元，所述微控制单元通过所述显示单元显示所述湿度数字数据；
[0012]其中，通过所述微控制单元控制所述十六通道选择开关单元的十六通道的分时切换，且控制每个通道的转换与上一个通道的转换的时间间隔为预设的等待稳定时间。
[0013]作为上述方案的改进，所述微控制单元包括单片机STM32F207芯片，所述单片机STM32F207芯片的PF8、PF9、PF10引脚作为所述第一～第三PIO口连接所述第一ADG1607模拟开关的A0引脚、A1引脚及A2引脚，所述单片机STM32F207芯片的PF11引脚作为所述第四PIO口连接所述第一ADG1607模拟开关的使能EN引脚；所述单片机STM32F207芯片的PF12、PF13、PF14引脚作为所述第五～第七PIO口连接所述第二ADG1607模拟开关的A0引脚、A1引脚及A2引脚，所述单片机STM32F207芯片的PF15引脚作为所述第八PIO口连接所述第二ADG1607模拟开关的使能EN引脚。
[0014]作为上述方案的改进，所述A/D转换单元包括AD7792/AD7793模数转换芯片,所述AD7792/AD7793模数转换芯片的时钟信号引脚SCLK、DIN引脚、DOUT引脚分别对应连接所述单片机STM32F207芯片的ADC_CLCK_2引脚、ADC_DIN_2引脚、ADC_DOUT_2引脚，所述AD7792/
AD7793模数转换芯片的CS引脚接地；
[0015]所述AD7792/AD7793模数转换芯片的AIN1(+)引脚作为所述模拟信号正极输入端，AIN1(...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种十六通道湿度测量系统，其特征在于，包括湿度传感器、十六通道选择开关单元、A/D转换单元、微控制单元和显示单元；所述十六通道选择开关单元包括第一ADG1607模拟开关和第二ADG1607模拟开关，所述第一ADG1607模拟开关的S1A引脚～S8A引脚分别对应连接所述湿度传感器的湿度信号正极输出端JH1
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2至JH8
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2，所述第一ADG1607模拟开关的S1B引脚～S8B引脚分别对应连接所述湿度传感器的湿度信号负极输出端JH1
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3至JH8
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3；所述第二ADG1607模拟开关的S1A引脚～S8A引脚分别对应连接所述湿度传感器的湿度信号正极输出端JH9
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2～JH16
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2，所述第二ADG1607模拟开关的S1B引脚～S8B引脚分别对应连接所述湿度传感器的湿度信号正极输出端JH9
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3～JH16
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3；所述第一ADG1607模拟开关的A0引脚、A1引脚及A2引脚作为地址控制信号端连接至所述微控制单元的第一～第三PIO口，所述第一ADG1607模拟开关的A0引脚、A1引脚及A2引脚组合8个地址对应8路开关通道，通过所述微控制单元的第一～第三PIO口对应控制决定，所述第一ADG1607模拟开关的使能EN引脚作为片选控制信号连接至所述微控制单元的第四PIO口，通过所述微控制单元的第四PIO口控制决定所述第一ADG1607模拟开关是否工作；所述第二ADG1607模拟开关的A0引脚、A1引脚及A2引脚作为地址控制信号端连接至所述微控制单元的第五～第七PIO口，所述第二ADG1607模拟开关的A0引脚、A1引脚及A2引脚组合8个地址对应8路开关通道，通过所述微控制单元的第五～第七PIO口对应控制决定，所述第二ADG1607模拟开关的使能EN引脚作为片选控制信号连接至所述微控制单元的第八PIO口，通过所述微控制单元的第八PIO口控制决定所述第二ADG1607模拟开关是否工作；所述第一ADG1607模拟开关的DA引脚和第二ADG1607模拟开关的DA引脚的连接点作为正极输出信号公共端VDA连接至A/D转换单元的模拟信号正极输入端，所述第一ADG1607模拟开关的DB引脚和第二ADG1607模拟开关的DB引脚的连接点作为负极输出信号公共端VDB连接至A/D转换单元的模拟信号负极输入端，所述A/D转换单元的数字信号输出端和受控端分别连接至所述微控制单元的相应引脚，所述微控制单元与所述显示单元连接；所述十六通道选择开关单元通过所述第一ADG1607模拟开关和第二ADG1607模拟开关组合，并通过所述微控制单元的控制，按照十六通道湿度信号输入顺序的逻辑时序分别设置高或低电平的组合，形成十六通道选择控制开关矩阵，以分别控制从通道1到通道16逐个转换，从而将所述湿度传感器的16通道的湿度模拟信号进行分时切换以逐路输送至所述A/D转换单元进行模数转换，所述A/D转换单元在所述微控制单元的控制下将输入的湿度模拟信号进行模数转换后得到湿度数字数据并发送给所述微控制单元，所述微控制单元通过所述显示单元显示所述湿度数字数据；其中，通过所述微控制单元控制所述十六通道选择开关单元的十六通道的分时切换，且控制每个通道的转换与上一个通道的转换的时间间隔为预设的等待稳定时间。2.根据权利要求1所述的十六通道湿度测量系统，其特征在于，所述微控制单元包括单片机STM32F207芯片，所述单片机STM32F207芯片的PF8、PF9、PF10引脚作为所述第一～第三PIO口连接所述第一ADG1607模拟开关的A0引脚、A1引脚及A2引脚，所述单片机STM32F207芯片的PF11引脚作为所述第四PIO口连接所述第一ADG1607模拟开关的使能EN引脚；所述单片机STM32F207芯片的PF12、PF13、PF14引脚作为所述第五～第七PIO口连接所述第二ADG1607模拟开关的A0引脚、A1引脚及A2引脚，所述单片机STM32F207芯片的PF15引脚作为所述第八
PIO口连接所述第二ADG1607模拟开关的使能EN引脚。3.根据权利要求2所述的十六通道湿度测量系统，其特征在于，所述A/D转换单元包括AD7792/AD7793模数转换芯片,所述AD7792/AD7793模数转换芯片的时钟信号引脚SCLK、DIN引脚、DOUT引脚分别对应连接所述单片机STM32F207芯片的ADC_CLCK_2引脚、ADC_DIN_2引脚、ADC_DOUT_2引脚，所述AD7792/AD7793模数转换芯片的CS引脚接地；所述AD7792/AD7793模数转换芯片的AIN1(+)引脚作为所述模拟信号正极输入端，AIN1(
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)引脚作为所述模拟信号负极输入端，所述AD7792/AD7793模数转换芯片的AIN1(+)引脚、AIN1(
‑
)引脚通过一平衡输入电路与所述十六通道选择开关单元的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕雪芹，敖振浪，黄宏智，霍亚，何艳丽，
申请(专利权)人：广东省气象探测数据中心广东省气象技术装备中心，广东省气象科技培训中心，
类型：发明
国别省市：