隨著地面自動氣象站的投入業務使用，山東省的大監自動氣象站和區域自動氣象站已經建成1 500多個，使我省的業務水平大幅提高，隨著業務量增加的同時，也給計量檢定工作能力提出了新的要求。但近些年來溫濕度傳感器的檢定很大程度上仍停留在人工檢定階段。這種檢定方法耗時、檢定效率低，因此迫切設計出一套自動檢定溫濕度傳感器的系統，為了改善這種狀況，在VC 6．0環境下使用MSComm通信控件和數據庫技術，開發了自動站溫濕度傳感器數據采集及處理系統，實現8路溫濕傳感器的數據批量采集，用以提高溫濕度傳感器的檢定效率和準確度。
1 系統的整體結構及功能描述
該設計以AVR單片機和高精度A／D轉換芯片ADS1232為核心，能對溫濕度傳感器進行檢定。該溫濕度傳感器是溫度和濕度一體化的傳感器，溫度檢測的原理為利用PT100對溫度進行測量。這樣就需要將鉑電阻信號轉換成電壓信號實現溫度的采集。該設計采用REF200激發出200μA的恒流電流。濕度中輸出0～1 V的電壓，對應0％～100％的濕度。為了達到對溫濕度值的高精度采集。在此采用高精度的24位A／D轉換器ADS1232來實現。該設計通過檢測溫濕度傳感器輸出的信號，實現對此溫濕度傳感器的檢定，單片機讀取的傳感器輸出信息，通過串口送入計算機中顯示，系統結構框圖如圖1所示。
2 硬件設計
2．1 系統硬件綜述
該系統硬件電路由單片機電路、恒流源激發電路、8路選擇電路、高精度A／D轉換電路ADS1232電路、串行通信電路等組成。
2．2 系統控制核心
該系統采用ATmeGA16單片機。該單片機是一種低功耗8位RISC指令集單片機，具有豐富的片內外設，內置512 B E2PROM，I／O驅動能力強，特別適合低功耗型儀器儀表的控制。
單片機通過對高精度A／D轉換芯片ADS1232實現對傳感器的溫度和濕度的信息采集，并與標準值進行比較，通過比較實現對待檢定傳感器的檢定。
單片機核心電路如圖2所示。為了實現單片機與PC機的通信的同步性，采用外部7．372 8 MHz晶振作為主時鐘。
2．3 恒流源激發電路
該設計中采用REF200產生200μA的恒流源激勵，用于激勵PT100產生電壓信號，恒流源芯片REF200具有單通道輸出(100±0．5)μA的高精度，并且具有±25 ppm／℃極低的溫度漂移，這一特點使REF200非常適合用于此溫濕度傳感器中PT100的檢測。恒流源激勵電路如圖3所示。
2．4 溫、濕度8路通道選擇電路
溫、濕度8路通道選擇電路采用通道數字控制模擬電子開關CD4051實現1～8的選擇。將REF200的輸出電流信號接入CD4051的3號管腳，單片機的I／O口輸出控制信號控制4051的A，B，C引腳來實現X分別與X0～X7通道選通，如圖4所示。
2．5 高精度A／D轉換電路
該設計中采用24位A／D轉換芯片ADS1232實現對溫度和濕度輸出的電壓信號進行轉換。ADS1232有兩路采集通道，這樣一個ADS1232就可以實現溫濕度的同時轉換。其外圍電路如圖5所示。將溫度和濕度的電壓信號分別接入AINP1，AINN和AINP2，AINN2即可實現電壓的采集，為了獲得較高的電壓基準，設計采用REF3133作為ADS1232的A／D轉換電壓基準。
3 系統程序設計
3．1 單片機程序主流程圖
系統主流程圖如圖6所示。上電后主程序初始化寄存器(設置所用到的I／O口的輸入／輸出方式、外部中斷寄存器、串口通信協議等)，最后打開串口接收中斷使能。當進入串口中斷時判斷當前檢定幾路傳感器，然后依次采集各路通道的溫度和濕度值，將采集到的值通過串口發送到PC機上上位機軟件顯示。
3．2 軟件系統的主要功能與實現
該系統主要通過溫濕度傳感器的數據采集，實現對其的校準，系統結構如圖7所示。整個系統在VisualC++6．0環境下開發，利用串口通信技術實現數據批量采集，使用數據庫技術實現數據在SQL Server數據庫中的存儲與查詢，使用VC中的DataGrid控件、DataCombo控件、ADO控件實現數據顯示，數據查詢，校準證書、檢定證書打印，使用VC調用Excel實現校準數據記錄表輸出。檢定流程圖如圖8所示。
3．3 人機界面
3．3．1 溫濕傳感器檢定界面
為了方面使用和操作，Visual C++設計了人機界面。運行該系統，進入主界面，菜單由文件、檢測、查詢、幫助組成。點擊檢測系統可以進入溫濕傳感器檢測系統。可以根據需要選擇不同的傳感器個數(1～8)。依據檢定要求填寫檢測環境以及溫濕傳感器信息，選擇并打開COM
口，依次對30％，40％，55％，75％，95％從低到高然后從高到低進行正／反程檢定，如圖9，圖10所示。
3．3．2 數據查詢
該系統中的查詢界面有數據查詢和檢驗結論查詢兩部分組成。所有的數據查詢都可以根據傳感器編號或者檢測日期進行查詢。使用兩個“Adodc”控件分別為“DataCombo”控件和“DataGrid”控件提供數據。利用SELECT語句實現查詢功能。舉例如下：
在數據查詢界面中，可以實現數據表格導出至Excel中以及數據的打印。
4 結語
該系統適用于溫濕度傳感器的批量校準，集數據采集、數據存貯、證書打印于一體，與實驗室內通過自動氣象站采集器校準溫濕度傳感器相比，具有存貯數據方便、實時數據動態刷新、證書自動打印等優點，大大降低了檢定人員的工作量，節約了人力資源。