監(jiān)控板可以實時檢測LED顯示屏所處環(huán)境的溫度、相對濕度，是否有煙霧等信息，并將測得參數(shù)信息上傳至控制計算機，監(jiān)控軟件會將這些信息顯示在界面上。這就使得各個燈箱的工作情況和環(huán)境參數(shù)呈現(xiàn)出來，便于監(jiān)測和管理。

　　選取STC的一款單片機作為核心處理器件，該單片機帶有8路的A/D通道，因為所要測量的都是模擬量，需要轉換為數(shù)字量才能處理。測量溫度可用熱敏電阻或者DS18B20,DS18B20數(shù)字式的溫度傳感器，精度高?？紤]到DS18B20的操作較為復雜，占用單片機較大的程序空間，而監(jiān)控板要求的溫度精度并不高，所以采用熱敏電阻作為溫度傳感器件。常用的相對濕度傳感器有濕敏電阻和濕敏電容等方式。用濕敏電容和555定時器組合的方式，程序上容易實現(xiàn)且相對穩(wěn)定。煙霧傳感器有光電式和離子式兩種，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，離子式的煙霧傳感器價格略高，但處理程序較簡單，占用的程序空間較小，所以采用離子式煙霧傳感器。

　　1、系統(tǒng)框圖

　　自身帶A/D轉換功能的單片機可以作為處理器，再配合溫度傳感器、濕度傳感器和煙霧傳感器就可以實現(xiàn)對這3種環(huán)境參數(shù)的采集和測量。

?

　　圖1　系統(tǒng)框圖

　　2、溫度采集模塊

　　考慮到實際境況中對溫度測量的精度要求不是很高而且要控制成本，選用負溫度系數(shù)的熱敏電阻作為溫度傳感器。圖2反映的是該熱敏電阻值與溫度的對應關系。

　　實際電路中，采用熱敏電阻和高精度電阻分壓的方法，將它們的連接端接入單片機帶A/D功能的引腳。該單片機有8路10位高精度A/D轉換器，速度可達100kHz。因此可以省略A/D轉換電路的設計，將硬件電路功能通過軟件實現(xiàn)。當溫度發(fā)生變化的時候，R44的阻值就發(fā)生變化，經(jīng)過分壓后，輸出TEM_TEST電壓信號變化，單片機A/D采樣值隨之發(fā)生變化。將圖轉換成一張表格存儲在單片機的代碼段里，按照得到的A/D采樣值查表，用差值的方法就可以得到當前的溫度值。

?

　　圖2　實際的熱敏電阻溫度特性

　　3、相對濕度采集模塊

　　濕度傳感器選用濕敏電容，其容值隨濕度的變化而變化。如圖3所示。

?

　　圖3　濕度響應曲線

　　濕度傳感電路設計，如圖4所示。

?

　　圖4　濕度傳感電路

　　濕敏電容和TLC555配合使用可以完成相對濕度的測量。TLC555具有定時精度高，工作速度和可靠性高，電源電壓范圍寬，結構簡單等特點。它內(nèi)部由R-S觸發(fā)器、比較器、輸出級、分壓器、放電電子開關幾部分組成。如圖4所示，C8為濕度傳感器，它和R24,R36,R38,TLC555組成了非穩(wěn)態(tài)的間接反饋多諧振蕩器，將相對濕度轉換成頻率信號。輸出頻率范圍是7351～6033Hz,所對應的相對濕度為0～100%。

　　TLC555充、放電時間分別為：

?

　　輸出波形的頻率f和占空比D的計算公式如下：

?

　　通常取R36nR24,使得D≈50%,輸出接近于方波。

　　當相對濕度變化時，濕敏電容的容值隨之發(fā)生變化，進而TLC555輸出波形的頻率發(fā)生變化，單片機根據(jù)得到的頻率再通過插值法得到當前的相對濕度值。輸出方波頻率與相對濕度的數(shù)據(jù)如表1所示。

　　表1　輸出方波頻率與相對濕度的數(shù)據(jù)對照表

?