图4:AT89C51与DS18B20的接口电路
图中,DS18B20的I/O端口DQ通过一个4.7K的外部上拉电阻与单片机连接。多片DS18B20共用一条总线，通过光刻序列号的区分实现多点测温。本设计中DS18B20采用寄生电源方式，故GND与VDD端均接地。
3.1.2.湿度采集电路
3.1.2.1.HS1100/HS1101湿度传感器介绍：
HS1100/HS1101湿度传感器特点：高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，其相对湿度在1%--100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF，其误差不大于±2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04 pF/℃，精度较高。
3.1.2.2．湿度测量电路设计：
HS1100/HS1101电容传感器，其容量随着所测空气湿度的增大而增大。将电容的变化量准确地转为计算机易于接受的信号，常有两种方法：一是将该湿敏电容置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中，产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再A/D转换为数字信号；另一种是将该湿敏电容置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之成反比的电压频率信号，可直接被计算机所采集。
集成定时器555芯片外接电阻R1、R3与湿敏电容C，构成了对C的充电回路。7端通过芯片内部的晶体管对地短路又构成了对C的放电回路，并将引脚2、6端相连引入到片内比较器，便成为一个典型的多谐振荡器，即方波发生器。另外，R21是防止输出短路的保护电阻。
该振荡电路两个暂稳态的交替过程如下：首先电源v㏄通过R1、R3向HS1100充电，经t充电时间后，Uc达到芯片内比较器的高触发电平，约0.67V㏄，此时输出引脚3端由高电平突降为低电平，然后通过R3放电，经t放电时间后，Uc下降到比较器的低
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触发电平，约0.33V㏄此时输出，此时输出引脚3端又由低电平突降为高电平，如此翻来覆去，形成方波输出。其中，充放电时间为t充电=C（R1+R3）Ln2，t放电=CR3 Ln2因而，输出的方波频率为：f=1/(t放电+t充电)=1/[C（R1+2R3）Ln2]可见，空气湿度通过555测量电路就转变为与之呈反比的频率信号，表3给出了其中的一组典型测试值。
表3：空气湿度与电压频率的典型值
3.1.2.3．多路湿度检测信号的实现
为了能够实现湿度信号的多点测量，本设计采用2片8选1模拟开关CD4051组成矩阵测量网络，可实现64路湿度信号的采集。矩阵测量网络由湿度—频率变换电路及2片CD4051组成，其硬件电路如图5所示。图中，每片CD4051有3条地址码控制线，通过单片机的控制每片CD4051可实现8选1功能，2片CD4051组合使用就可实现64路湿度信号的采集。U2的INH端直接接地，U1的INH端通过单片机端口控制，在进行湿度信号采集的时候该端口置为低电平，允许多路开关选通。U1的X端子与单片机P3.4端口相连，实现湿度信号的采集。
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图5：湿度矩阵测量网络
3.1.3.多路开关介绍
多路开关，又称“多路模拟转换器”。多路开关通常有n个模拟量输入通道和一个公共的模拟输入端，并通过地址线上不同的地址信号把n个通道中任一通道输入的模拟信号输出，实现有n线到一线的接通功能。反之，当模拟信号有公共输出端输入时，作为信号分离器，实现了1线到n线的分离功能。。在本设计中，选用的是8选1多路开关CD4051，它是一种单片、COMS、8通道开关。该芯片由DTL/TTL-COMS电平转换器，带有禁止端的8选1译码器输入，分别加上控制的8个COMS模拟开关TG组成。
图6：CD4051的内部原理框图
图中功能如下：通道线IN/OUT（4、2、5、1、12、15、14、13）：该组引脚作为
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输入时，可实现8选1功能。作为输出时，可实现1分8功能。XCOM（3）：该引脚作为输出时，则为公共输出端；作为输入时，则为输入端。
A、B、C（11、10、9）：地址控制引脚。 INH（6）：禁止输入引脚。若INH为高电平，则为禁止各通道和输出端OUT/IN接至；若INH为低电平，则允许各通道按表3-2关系和输出段OUT/IN接通。
VDD（16）和VSS（8）：VDD为正电源输入端，极限值为17V；VSS为负电源输入端，极限值为-17V。VGG（7）；电平转换器电源，通常接+5V或-5V。 CD4051作为8选1功能时，若A、B、C均为逻辑“0”（INH=0），则地址码00013经译码后使输出端OUT/IN和通道0接通。
3.2.单片机系统设计
本系统中，我们采用美国ATMEL（爱特梅尔）公司生产的AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
AT89C51与MCS-51 兼容 ·4K字节可编程FLASH存储器 ·寿命：1000写/擦循环 ·数据保留时间：10年
·全静态工作：0Hz-24MHz ·三级程序存储器锁定 ·128×8位内部RAM ·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路
图7所示为AT89C51单片机最小系统原理图。
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图7：AT89C51最小系统
3.3.其它外围接口电路设计
3.3.1.RS-485串口电路
本系统中，P3.0、P3.1、P3.2、P3.3分别与RS-485串口芯片MAX1487的DI、RO、RE、DE相连，然后通过MAX1487的A、B端实现与远端上位管理端的连接。RS-485串口电路见图8。
图8：RS-485串口电路
3.3.2.控制参数存储器
本系统测控端，温、湿度调控参数存储在串行EPROM AT24C04中。单片机的P1.0、
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