文物預防性保護博物館預防性保護系

統(tǒng)配置

目錄

第一節(jié)離線監(jiān)測系統(tǒng).............................2

一、溫濕度檢測儀.............................2

二、溫濕度記錄儀.............................4

第二節(jié)環(huán)境調控系統(tǒng).............................8

一、凈化恒濕機...............................8

二、加濕除濕一體機..........................11

三、系統(tǒng)總體方案設計........................14

四、系統(tǒng)的硬件設計和連接...................25

五、軟件設計................................27

六、系統(tǒng)操作................................36

第三節(jié)文物柜架................................41

第四節(jié)文物展柜................................44

一、產(chǎn)品生產(chǎn)工藝...........................44

二、產(chǎn)品制作規(guī)范...........................46

（根據(jù)項目實際情況修改）

第一節(jié)離線監(jiān)測系統(tǒng)

一、溫濕度檢測儀

（一）產(chǎn)品介紹

為了便于測試潔凈室的溫濕度，它以數(shù)字形式顯示室內

的溫濕度。該儀器選用XX的傳感器，并配以新的線路設計

和結構設計，質量穩(wěn)定可靠、測試精度高、顯示數(shù)字清晰、

使用方便、測試準確，可廣泛應用于電子、制藥、生物技術、

博物館等生產(chǎn)、科研部門，是質量監(jiān)督部門貫徹相關規(guī)范加

強環(huán)境管理的理想儀器。

（―）主要功能

1,采用新半導體納米工藝超低功耗32位微處理器

2.采用2.6寸工業(yè)級IPS彩屏，分辨率為320x240

3.具有數(shù)據(jù)存儲功能，可以存儲數(shù)據(jù)16000組，可在屏

幕上直觀查看歷史數(shù)據(jù)

4.存儲的數(shù)據(jù)可通過USB接口導出到PC

5.具有打印功能：存儲數(shù)據(jù)可選擇打?。ù蛴C選配）

6.溫度顯示有攝氏度和華氏度選擇

7.全中文/英文操作菜單，簡單實用

8.具有過壓保護、過充保護、防靜電干擾、防磁場干擾

2

等功能

（三）技術參數(shù)

1.測量范圍:溫度：-20?60℃

濕度：0?100%RH

2.分辨率：溫度：土0.1C

濕度：1%RH

3.測量精度：溫度：±0.3℃

濕度：±3%RH

4.外形尺寸（WXLXH）：85X55X180（mm）

5.顯示功能：溫度/濕度同時顯示

6.電源：3.7V鋰電池

7.重量：0.34Kg

8.附件包括：USB充電器、數(shù)據(jù)線、操作手冊、出廠校

準報告、合格證、保修卡

3

8?越線聲光報警

報警指示燈閃爍、蜂鳴器提示、顯示值閃爍報警等，溫

濕度上限、下限報警值自由設定。

9.選配溫濕度探頭無懼凝露

探頭引線長度標配X米。

HT02塑料探頭

特點：防水、響應較靈敏特點：防水、防塵、

晌應靈敏

（二）技術參數(shù)

溫度：-40C?85℃（外置傳感器）

測量范圍

濕度：0%RH~99%RH@25℃（外置傳感器）

溫度；±0.5℃(@25℃)

準確度

濕度：±3%RH(5%RH?95%RH,@25℃)

記錄能力40000個溫度、濕度采樣

記錄間隔1秒至18個小時

記錄模式存儲器已滿時覆蓋舊數(shù)據(jù)以繼續(xù)進行記錄

繼電器報警，觸電容量：AC220V/2A（阻性負

報警方式

載）；蜂鳴器報警

濕度Wl%RH/y

長期穩(wěn)定性

溫度W0.l℃/y

工作環(huán)境溫度：-20?60℃

5

濕度：5?95%RH

LED數(shù)碼管顯示：溫度、濕度、時間

時間精度:±15s/月(25℃±2℃)

采樣速度：1秒

顯示分辨力:0.1℃,0.1%RH

記錄分辨力：0.1℃,0.1%RH

傳感器類型：外置溫濕度一體探頭

傳感器特性：重復性W0.l℃,<0.5%RH；年

特性

漂移W0.1℃,W1%RH

通訊接口：RS485/RS232通訊接口、以太網(wǎng)通

信接口

供電電源：AC100?240V(50/60Hz)

外形尺寸：300X200mm、400X265mm、

600X400mm；厚度：36mm

安裝方式：壁掛式、吊環(huán)式

（三）數(shù)據(jù)采集

1.報警記錄查詢

溫濕度儀數(shù)據(jù)采集軟件

r???B---------------------------根寧3雄優(yōu)詫□?度id量介面

〃式，-

AJKlHM：2021-11-1909:00:30??代修為戒：全以我前

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M.[l"修改

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小2021-11-18M33:2701分00秒

211或上雙報費2021-11-181757:4003分20W

31&慶1.做報警2021-11-181S01:248；9分32秒

4L1..?見報警2021-11-190841:3418分24秒

51△反1網(wǎng)報界2O21T1-190900:3301分42ft|

6

2.溫濕度露點表格

溫濕度儀數(shù)據(jù)采集軟件

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3,溫濕度露點曲線

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試取修改

7

第二節(jié)環(huán)境調控系統(tǒng)

一、凈化恒濕機

（一）產(chǎn)品工作原理

通常凈化恒溫恒濕設備系統(tǒng)包括三個系統(tǒng)：恒溫恒濕設

備壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、恒溫恒濕設備空氣循環(huán)系統(tǒng)、恒溫

恒濕設備電器自控系統(tǒng)；

恒溫恒濕設備壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)：低溫低壓的制冷劑

氣體被壓縮機吸入并壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體（壓力和

溫度增加），高溫高壓的制冷劑氣體通過冷凝器（風冷或水

冷）放出熱量，冷凝成液體。通過截流裝置（膨脹閥或毛細

管等）節(jié)流后變成低溫低壓制冷劑液體進入蒸發(fā)器，完成制

冷劑循環(huán)過程。

恒溫恒濕設備空氣循環(huán)系統(tǒng)：風機將空氣從回風口吸

入，經(jīng)過蒸發(fā)器（降溫、除濕）、加濕器加濕、電加熱器加

熱升溫后經(jīng)送風口送到用戶需要空間內，送出的空氣與空間

內的空氣混合后回到回風口，從而形成一個空氣處理循環(huán)。

恒溫恒濕設備電氣自控系統(tǒng)：自動控制部分又分為溫、

濕度控制及故障保護部分；溫、濕度控制是通過溫、濕度控

制器，將回風的溫濕度與用戶設定的溫濕度作對比，自動運

行壓縮機（降溫、除濕）、加濕器、電加熱等元件，實現(xiàn)恒

溫恒濕的自動控制。故障保護控制是通過壓力保護、延時器、

繼電器、過載保護等相互組合達到對壓縮機，風機，加濕器

等元件進行故障保護的控制。

8

（二）功能特點

1.采用PLC可編程控制，或CPU單片機控制。

2.全中文文本控制，7寸超大顯示屏，自控功能一鍵操

作，操作方便。

3.控制精度高，溫度可控制在土1℃,相對濕度可控制在

±3%-5%o

4,噪聲低，振動小，效率高，使用壽命長的優(yōu)點。

5.配置多重保護：缺相、相續(xù)、高壓、低壓、過溫、過

流等使機組運行更安全。

6.電器元件互鎖保護功能，極大提高元器件使用的安全

性。

（三）技術參數(shù)

9

溫濕度監(jiān)控范圍%RHXX

除濕量Kg/hXX

循環(huán)風量m3/hXX

機組特性3/N/PE

電源AC

380v-50HZ

最大輸入功率kwXX

壓縮機類型全封閉旋轉式壓縮機

輸入功率kw4.0

除濕系統(tǒng)制冷劑R22

蒸發(fā)器銅管套鋁翅片式

冷凝器銅管套鋁翅片式

風機類型高效離心風機

驅動方式直接驅動

送風系統(tǒng)

送風方式上送風、前回風

機外余壓Pa0

加濕器類型電極式

加濕系統(tǒng)加濕量Kg/hXX

功率kwXX

長(mm)XX

外形尺寸寬(mm)XX

高(mm)XX

室內機重量kgXX

10

二、加濕除濕一體機

(-)產(chǎn)品特色

1.除濕加濕一體機的作用除濕功能，加濕功能設置好濕

度，當博物館展廳濕度值高于設置的濕度值時，控制系統(tǒng)會

起動機器除濕功能模塊來進行除濕，除濕的水經(jīng)排水管自動

排出，達到設定的濕度值時會自動停機。當干燥天氣設定的

濕度值低于濕度值時板控制，系統(tǒng)會起動機器加濕功能模塊

來進行加濕，加濕的水源需連接到機器上達到設定的濕度值

時會自動停機。

2.高效電極式加濕

(1)霧化顆粒小于1?3微粒

11

(2)加濕均勻且加濕量大

(3)缺水自動檢測

3.高靈敏測溫控制面板

(1)采用施耐德元器件

(2)靈敏度高，穩(wěn)定可靠

4.采用強勁動力壓縮機

(1)主要配件通過制冷系統(tǒng)科學合理的設計

12

（2）在不同環(huán)境正常運行克服了壓縮機

（3）行業(yè)機型制冷量除濕量不足

（4）機組頻繁啟動產(chǎn)品故障率高的缺點

（5）同時也提高了產(chǎn)品的使用時長

（-）功能特點

1.選用進口濕膜，對水質無特殊要求，無污染。

2.濕膜汽化加濕為等焰加濕，主要特點是吸收空氣中的

熱能，使液體水汽化蒸發(fā)。

3.自動上水式標配水箱自動清洗功能

4.濕膜介質進行自我清洗功能（開關控制或定時控制）。

5.可選裝凈水過濾系統(tǒng)，保證水源的潔凈，延長加濕模

塊的使用壽命。

13

6.環(huán)保冷媒，冷凍除濕技術，無污染、環(huán)保節(jié)能。

7.彩色觸摸屏控制系統(tǒng)智能編程可控系統(tǒng)。

8.配有濕度控制系統(tǒng)，濕度可調范圍在20%-95%之間。

三、系統(tǒng)總體方案設計

(-)本設計是基于單片機對數(shù)字信號的高敏感和可控

性、溫濕度傳感器可以產(chǎn)生模擬信號，和A/D模擬數(shù)字轉換

芯片的性能，此設計以89s51基本系統(tǒng)為核心的一套檢測系

統(tǒng)，其中包括A/D轉換、單片機、復位電路、溫度檢測、濕

度檢測、鍵盤及顯示、報警電路、系統(tǒng)軟件等部分的設計。

系統(tǒng)總體方框圖如圖。

系統(tǒng)總體框圖

本設計由信號采集、信號分析和信號處理三個部分組成

的：

1.信號采集由AD590、HS1100及多路開關CD4051組成;

2.信號分析由A/D轉換器MCI4433單片機89S51基本

系統(tǒng)組成；

3.信號顯示由串行口LED顯示器和報警電路組成。

14

（二）溫度傳感器

集成溫度傳感器AD590是XX模擬器件公司生產(chǎn)的集成

兩端感溫電流源。

AD590是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到

所需要的溫度值0

1.溫度傳感器主要特性

流過器件的電流（UA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫

度（開爾文）度數(shù)：Ii7T=l,式中，k—流過器件（AD590）

的電流，單位為口A；T一熱力學溫度，單位為K；AD590

的測溫范圍為-55℃?+150℃：AD590的電源電壓范圍為4?

30V,可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件即

使反接也不會被損壞；輸出電阻為710mQ；精度高，AD590

在-55℃?+150℃范圍內，非線性誤差僅為±0.3℃。

2.AD590的工作原理

AD590溫度感測器是一種已經(jīng)IC化的溫度感測器，它會將

溫度轉換為電流。其規(guī)格如下：溫度每增加1℃,它會增加

1uA輸出電流?？闪繙y范圍一55℃至150℃o供應電壓范圍

+4V至30VoAD590的接腳圖及零件符號如圖2.2所示：

圖2.2AD590的接腳圖及零件符號

15

AD590的輸出電流是以絕對溫度零度(-273C)為基準,

每增加1℃,它會增加1HA輸出電流，因此在室溫25℃時,

其輸出電流1。=(273+25)=298UA。Vo的值為Io乘上10K,

以室溫25℃而言，輸出值為2.98V(10KX298uA)。量測Vo

時，不可分出任何電流，否則量測值會不準。

(三)電路設計

AD590的輸出電流I=(273+T)uA(T為攝氏溫度)，因

此量測的電壓V為(273+T)uAX10K=(2.73+T/100)Vo為

了將電壓測量出來又需使輸出電流I不分流出來，我們使用

電壓追隨器其輸出電壓V2等于輸入電壓Vo

由于一般電源供應較多零件之后，電源是帶噪聲的，因

此我們使用齊納二極管作為穩(wěn)壓零件，再利用可變電阻分

壓，其輸出電壓VI需調整至2.73V。接下來我們使用差動放

大器其輸出Vo為(100K/10K)X(V2-V1)=T/10,如果現(xiàn)

在為攝氏28C,輸出電壓為2.8V,輸出電壓接A/D轉換器,

那么A/D轉換輸出的數(shù)字量就和攝氏溫度呈線性比例關系。

AD590溫度傳感器使用原理如圖2.3o

16

圖2.3AD590溫度傳感器使用原理圖

（四）濕度傳感器

測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質從其

周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學性質的變化，間接

地獲得該物質的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式

和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電

常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進行濕度測量的。下面

介紹HSUOO（頂端接觸）/HS1101（側面接觸）濕度傳感器

及其應用。

1.主要特性

（1）監(jiān)測速度快；

（2）高精度和高可靠性；

（3）快速響應時間和長期穩(wěn)定性；

（4）使用方便體積?。?/p>

（5）適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路；

17

（6）適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程

等。

相對濕度在1%?100%RH范圍內，電容量由16pF變到

200pF,其誤差不大于±2%RH、響應時間小于5S、溫度系

數(shù)為0.04pF/℃,可見精度是較高的。

2.工作原理

HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構成中等效于一個

電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。如何

將電容的變化量準確地轉變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號，常用

方法是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化

轉為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集。

HS1100/HS1101濕度傳感器在不同的相對濕度中的電容值不

同，而容值得改變使輸出的頻率發(fā)出相應的改變，

HS1100/HS1101的容值隨著相對濕度的增大而增大，因此輸

出頻率隨著相對濕度值的變大而變小，即頻率降低。表2.1

給出了輸出頻率的典型值。

表2.1典型頻率值（參考點：25℃,相對濕度：50%,

輸出頻率：6728KHZ）

濕度％RH頻率HZ濕度％RH頻率HZ

07351606600

107224706468

207100806330

306976906168

4068531006033

18

圖24給出了HS1101典型555應用電路。

r

T

圖2.4典型555應用電路

（五）MCI4433A/D轉換器

1.MCI4433A/D轉換器的特點

本系統(tǒng)選用了雙積分A/D轉換器MC14433,可以把溫

度、濕度檢測電路測出的模擬信號轉換成數(shù)字量送CPU處

理，它精度高，分辨率達l/1999o由于MCI4433只有一路

輸入，而本系統(tǒng)檢測的多路溫度與濕度信號輸入，故選用多

路選擇電子開關，可輸入多路模擬量。

由于雙積分方法二次積分時間比較長，所以A/D轉換速

度慢，但精度可以做得比較高；對周期信號變化的干擾信號

積分為零，抗干擾性能也比較好。

2.MC14433A/D轉換器件簡介

MCI4433是三位半雙積分型的A/D轉換器，具有精度

高，抗干擾性能好的優(yōu)點，其缺點是轉換速率低，約1-10

19

次/秒。在不要求高速轉換的場合，在低速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，

被廣泛采用。

MCI4433A/D轉換器的被轉換電壓量程為199.9mV或

1.999Vo轉換完的數(shù)據(jù)以BCD碼的形式分四次送出。

2.3.3MC14433的引腳功能說明如表2.2

表2.2功能說明

電源及共外界電阻及電容轉換啟動/過量程信號輸

地端端結束信號出端

端

VDD：主RI：積分電阻輸入EOC：轉換------------OR：

工作電源端，VX=2V時，結束信號當1Vx|>VR,

+5VoRl=47Q；輸出端，正過量程/OR輸

VEE：模擬VX=200M時，脈沖有效。出低電平。位選

部分的負R1=27KQCl：積DU：啟動通控制線

電源端，接分電容輸入端。Cl新的轉換，DS4-DS1：選擇

-5Vo一般為01F。若DU與個、十、百、千

VAG：模擬C01、C02：外界補EOC相連，位，正脈沖有

地端。償電容端，電容取每當A/D效。DS1對應千

VSS：數(shù)字值約O.lpFo轉換結束位，DS4對應個

地端。Rl/Cl：R1與C1后，自動啟位。每個選通脈

VR：基準的公共端。CLKL動新的轉沖寬度為18個

電壓。CLKO：外界振蕩換。時鐘周期，兩個

器時鐘調節(jié)電阻相應脈沖之間

Rc,Rc一般取470間隔為2個時

20

KQS右。鐘周期。

BCD碼輸出線

Q0?Q3：BCD碼輸出線。其中Q0為最低位，Q3為最

高位.當DS2、DS3和DS4選通期間，輸出二位完整的BCD

碼數(shù)，但在DS1選通期間，輸出端Q0?Q3除了表示個位的

。或1外，還表示了轉化值的正負極性和欠量程還是過量程

其含義見表2.2,DS1選通時Q3?Q0表示的結果。

表2.2DS1選通時Q3-Q0表示的結果

Q3Q2Q1Q0表示結果

10千位數(shù)為0

00千位數(shù)為1

10結果為正

00結果為負

01輸入過量程

11輸入欠量程

由表可知Q3表示1/2位，Q3=“0”對應1,反之對應0o

Q2表示極性，Q2="1”為正極性，反之為負極性。Q0=“1”

表示超量程：當Q3二“0”時，表示過量程；當Q3="1”時，

表示欠量程。

（六）單片機89s51

為了設計此系統(tǒng)，此系統(tǒng)采用了89s51單片機作為控制

芯片，它具有以下特性：片內程序存儲器含有4KB的Flash

21

存儲器，允許在線編程，擦寫周期可達1000次；片內數(shù)據(jù)

存儲器內含128字節(jié)的RAM；I/O口具有32根可編程I/O

線；具有兩個16位I/O線；中斷系統(tǒng)具有6個中斷源、5個

終端矢量、2個中斷優(yōu)先級的中斷結構；串行口是一個全雙

工的串行通信口：具有兩個數(shù)據(jù)指針DPTR0和DPTR1；低

功耗節(jié)電模式有節(jié)電模式和掉電模式;包含3級程序鎖定位;

AT89S51的電源電壓為4.0?5.5V,AT89LS51的電源電壓為

2.7?4.0V；振蕩器頻率。?33MHz(AT89S51),

。?16MHz(AT89LS51)；具有片內看門狗定時器；靈活地在線

片內編程模式(字節(jié)和頁編程模式)：具有斷電標志模式

POFo89s51引腳如圖2.7。

1P1.0VCC40

2Pl.lS9S51P0.039

3_P1.2P0.138

P1.3P0.237

P1.4P0.336

P1.5P0.435

P1.6P0.534

P1.7P0.633

9RSTVPDP0.732

10P3.0RxDEAVpp31

11P3.1TxDALEPROC30

P32NTOF

13P3.3T<T1Pl728

14P3.4T0P2.627

15P3.5T1P2.526

16P36WRP2.425

17P3.7RDP2.324

18XTAL2Pl223

19XTAL1P2.122

20GNDP2.021

圖2.789S51的引腳圖

功能說明如下：

VCC：供電電壓。

22

GND：接地。

POn：PO口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸

收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高

阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為

數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入

口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須

被拉高。

P1□：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O

口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1

后，被內部上拉力高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電

平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH

編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。

P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，

P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫1

時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為

輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內

部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外

部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出

地址1時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存

儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2

口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。

P3□：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，

可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入1后，它們被內

部上拉力高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為

23

低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。

RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳

兩個機器周期的高電平時間。

ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸

出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此

引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期

輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的l/6o因此它可用

作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每

當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止

ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)

行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被

略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無

效。

PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲

器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部

數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。

EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存

儲器(0000H-FFFFH),不管是否有內部程序存儲器。注意

加密方式1時，EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高

電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，比引

腳也用于施加12V編程電源(VPP)o

XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的

輸入。

XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。

24

四、系統(tǒng)的硬件設計和連接

(-)MCI4433與89S51單片機的接口設計

由于MCI4433的A/D轉換結果是動態(tài)分時輸出的BCD

碼，Q0-Q3HE,DS1?DS4都不是總線式的。因此，MCS-51

單片機只能通過并行I/O接口或擴展I/O接口與其相連。對

于89S51單片機的應用系統(tǒng)來說，MCI4433可以直接和其

P1口或擴展I/O□8155/8255相連。下面是MC14433與89S51

單片機P1口直接相連的硬件接口，接口電路如圖所示。

-O.047uF

WAGNDVDDW

擊VREF03汨VCC-49

P0.0T

P0.1-98

：01P0.4-55

：02PO.5T4

P0.6-98

■WCLK1/0R159—RSTA^PDP0.7-92

蛤TWRxD

H-P3.1/TxDALE/PRO?

te-P3.2/INT0PSEN-29

L-?-P3.3/INT1P2.7T

W-P3.4/T0P2.6T?

15-P3.5/T1P25T

iW3.6WRP2.4T

AP3.7/RDP23T4

i6-XTAL2P22T3

i^-XTALlP2.1T2

26-GNDP2.0-H

MCI4433與8031單片機P口直接相連的硬件接口

(二)顯示與報警的設計

1.顯示電路

在單片機應用系統(tǒng)設計中，一般都是把鍵盤和顯示器放

在一起考慮。本設計是利用89S51的串行口實現(xiàn)鍵盤/顯示器

25

接口。當89S51的串行口未作它用時，使用89S51的串行口

來外擴鍵盤/顯示器。應用89s51的串行口方式0的輸出方式,

在串行口外接移位寄存器74LS164,構成鍵盤/顯示器接口，

8個74LS164：74LS164(0)-74LS164(7)作為8位段碼

輸出口，74LS138的Y0作為鍵輸入線，Y2作為同步脈沖輸

出控制線。這種靜態(tài)顯示方式亮度大，很容易做到顯示不閃

爍。靜態(tài)顯示的優(yōu)點是CPU不必頻繁的為顯示服務，因而主

程序可不必掃描顯示器，軟件設計比較簡單，從而使單片機

有更多的時間處理其他事務。

2.報警電路

報警電路在微型計算機控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對

于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，

以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計

算機采集的數(shù)據(jù)或記過計算機進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標

度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進行比較，如果高于上

限值(或低于下限值)則進行報警，否則就作為采樣的正常

值，進行顯示和控制。

本設計采用峰鳴音報警電路。峰鳴音報警接口電路的設

計只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過MCS-51的1根

口線經(jīng)驅動器驅動蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA的

驅動電流，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平

驅動，也可以用一個晶體三極管驅動。在途中，P3.2接晶體

管基極輸入端。當P3.2輸出高電平“1”時，晶體管導通，

壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；當P3.2輸出低電平

26

“0”時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。

圖3.2是一個簡單的使用三極管驅動的峰鳴音報警電

圖3.2三極管驅動的峰鳴音報警電路

三極管驅動的峰鳴音報警電路本設計是為在溫濕度測

量中對溫濕度的上下限超出時的提示報警，接口位于單片機

AT89s51的P3.2口，但溫濕度過限時，P3.2口被置0,本系

統(tǒng)開始工作。

五、軟件設計

溫/濕度控制主程序的設計應考慮以下問題：（1）鍵盤

掃描、鍵碼識別和溫/濕度顯示；（2）溫濕度采樣，數(shù)字濾

波；（3）越限報警和處理。通常，符合上述功能的溫度控

制程序由主程序和T0中斷服務程序兩部分組成。

在該軟件系統(tǒng)中，定時器T0為工作方式1,定時周期為

125ms,8次定時器中斷為1S,由于實際環(huán)境溫度和濕度變

化是連續(xù)和平緩的，故這里采用分段定值平緩濾波算法處理

每次測得的溫度和濕度值，有效防止了突發(fā)干擾使測得值波

動很大，導致反饋系統(tǒng)關啟工作，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定，提高了

27

系統(tǒng)的抗干擾性。

由于系統(tǒng)中設計有看門狗監(jiān)視電路，所以在編程時要特

別注意，傳統(tǒng)的等待按鍵釋放的方法較好地解決了這個問

題，既保證當按鍵按下后，置鍵按下標志位，在主程序的循

環(huán)中則反復判斷鍵按下標志位是否被清零。如果被清零，說

明鍵已被釋放，然后才能進行下一輪的鍵盤按下判斷。在TO

中斷處理程序中，每次中斷均要檢測鍵是否按下。若無按下,

有兩種情況，一是系統(tǒng)中確實無鍵按下（此時鍵按下標志為

0）,處于監(jiān)控狀態(tài)；二是鍵按下釋放后的情況（此時鍵按

下標志為1）o這時要清鍵按下標志，以便主程序進行下一

輪的鍵按下檢測。

1.T0中斷流程圖

28

2,溫度主程序流程圖

圖4.2溫度主程序流程圖

3.程序清單

main()

unsignedcharz；

29

unsignedchara，b,flag_2=1,count1=0；

unsignedcharphil[]={2,Oxce,0x6e,0x60,Oxlc,2}；

TMOD=Ox21；

TH0=0x2f；

TL0=0x40：

SCON=0x50；

PCON=OxOO；

THl=Oxfd；

TLl=Oxfd；

PS=1；

EA=1；

EX1=O；

ETO=1；

ES=1；

TRO-1；

TR1=1；

high_time=50；

low_time=50；

PIDInit(&spid)；/*InitializeStructure*/

spid.Proportion=10；/*SetPIDCoefficients*/

spid.Integral=8；

spid.Derivative=6；

spid.SetPoint=100；/*SetPIDSetpoint*/

while(l)

30

if(plus==O)

EA=O；

for(a=0：a<5：a++)

for(b=0；b<102；b++){}

if(plus=O)

(

set_temper++；

flag=O；

)

)

elseif(subs==O)

(

for(a_0；a<5；a++)

for(b=0；a<102；b++){}

if(subs==O)

(

set_temper—；

flag=O；

)

)

elseif(stop==0)

31

for(a=0；a<5；a++)

for(b=0；b<102；b++){}

if(stop==0)

(

flag=O；

break；

)

EA=1；

)

get_temper()；

b二temper；

if(flag_2==l)

a=b；

if((abs(a-b))>5)

temper—a；

else

temper=b；

a=temper；

flag_2=0；

if(++countl>30)

display()；

count1=0；

)

32

compare_temper()；

TRO=O；

z=l；

while(l)

(

EA=O；

if(stop==0)

(

for(a=0；a<5:a++)

for(b=0；b<102；b++){}

if(stop==0)

disp_l(phil)；

//break；

}

EA=1；

)

)

/*DS18b20子程序*/

include<REG52.II>

sbitDQ=P2A1；/*定義端口*/

typedefunsignedcharbyte；

typedefunsignedintword；

33

/*延時*/

voiddelay(worduseconds)

(

for(；useconds>0；useconds—)；

)

/*復位*/

byteow_reset(void)

(

bytepresence；

DQ=0：/*DQ低電平*/

delay(29)；/*480us*/

DQ=1；/*DQ高電平*/

delay(3)；/*等待*/

presence=DQ；/"presence信號*/

delay(25)；

return(presence)；；

}/*0允許，1禁止*/

/*從1-wire總線上讀取一個字節(jié)*/

byteread_byte(viod)

(

bytei；

bytevalue=0；

for(i=8；i>0；i—)

34

value?=l；

DQ=O；

DQ=1；

delay(l)；

if(DQ)value|=0x80：

delay(6)；

)

return(value)；

)

/*向1-wire總線上寫一?個字節(jié)*/

voidwrite_byte(charval)

(

bytei；

for(i=8；i>0；i-)/*一次寫一個字節(jié)*/

{

DQ=0；

DQ=val&0x01；

delay(5)；

DQ=1；

val=val/2；

)

delay(5)；

)

/*讀取溫度*/

35

charRead_Temperature(void)

union{

bytec[2]；

intx；

}temp；

ow_reset()；

write_byte(Oxcc)；

write_byte(OxBE)；

temp.c[1]=read_byte()；

temp.c[O]=read_byte()；

ow_reset()；

write_byte(OxCC)；

write_byte(0x44)；

returntemp.x/2；

六、系統(tǒng)操作

軟件操作說明：

本套軟件分為系統(tǒng)監(jiān)控軟件(現(xiàn)場溫濕度采集軟件)和

IP查閱軟件(辦公室查閱軟件)

博物館現(xiàn)場使用THMonitorServer軟件

THMonitorServer操作如下；

36

步驟一：運行軟件，彈出登錄系統(tǒng)窗口。系統(tǒng)出廠管理

員用戶名和密碼都為admin；若要修改密碼，進入后再另行

修改。

輸入正確用戶名和密碼，顯示畫面如下:

在軟件格子條紋框內，右鍵一新建產(chǎn)品，跳出如下產(chǎn)品

屬性輸入框；

37

注意事項：產(chǎn)品ID每個產(chǎn)品都不一樣。博物館內如果

有10個探頭，那么探頭對應的ID應該為M0號。每個部門

的產(chǎn)品都是從1號ID開始。

產(chǎn)品ID不可重復，依次新建產(chǎn)品。

1#機臺溫濕度■2#機臺溫濕度3#機臺溫濕度■4#機臺溫濕度5#機臺溫濕度

■0.0℃.......I……0.0%..................0.0℃......I……0.0%..................0.0℃

00:00:000.0%I00:09:000.0%00:00:00.00%I00:00:00.00%00:000:0.)0%

雙擊產(chǎn)品，彈出下列屬性框。

38

白色部分為可修改：

保存間隔；設置成為1800S,所有數(shù)據(jù)則是半個小時保

存一次。從開始采集開始算。

如果是中午13：00開始采集，數(shù)據(jù)就會13：00保存一

組，13：30保存一組，一直到軟件停止運行。

屬性框設置溫濕度上下限，超出范圍，大屏上數(shù)值變紅

色，并一直顯示超限產(chǎn)品數(shù)值。

按照各個庫請自行設定好溫濕度上下限。

修改好之后，請點擊保存。

以上設置好之后，請點擊保存配置文檔，否則，下次打

開軟件，要重新輸入。

設置一通訊設置

紅色部分為，TP410無線數(shù)據(jù)接收器接入端口，波特率

為115200（固定為115200）藍色部分為，數(shù)據(jù)備份到指定文

件夾，可以選擇，軟件采集后，數(shù)據(jù)自動會存到文件夾中，

電腦斷電，數(shù)據(jù)會自動保存，不會丟失。

39

以上設置結束，點擊U開始采集。

打印數(shù)據(jù)步驟：

視圖一點擊歷史數(shù)據(jù)一選擇起始時間和結束時間一刷

新庫區(qū)一庫區(qū)選擇所有庫區(qū)一所有產(chǎn)品一點擊列表一查詢

歷史數(shù)據(jù)。

40

歷史數(shù)據(jù)

起始時同2014/10/23▼17:07:06g庫區(qū)：刷新原區(qū)查面歷史效斐■與出■

結束時詞:2014/10/23▼17:58:06占設備銀粘■□g

序號庠區(qū)iSSID設者名稱時間a?

1410012014-10-2317:50:1427.956.8

241001］領臺溫濕S2014-10-2317:50:2427.956.5

3410011#機臺溫;顯度2014-10-2317:50:3427.956.5

4410011#機臺溫SS2014-10-2317:50:4427.956.5

5410011硼臺溫濕度2014-10-2317:50:5427.956.8

6410011也臺2014-10-2317:51:0427.956.9

7410011#機臺溫ES2014-10-2317:51:1427.957.5

8410012014-10-2317:51:2427.957.0

9410011#K依次母2014-10-2317:51:3427.956.9

10410011#機臺溫51s2014-10-2317:51:4427.956.9

11410011#機臺溫￡?2014-10-2317:51:5427.956.9

1241001］領臺混濕度2014-10-2317:52:0427.956.9

13410011#機臺彘2?2014-10-2317:52:1427.956.9

14410011#機2014-10-2317:52:2427.956.6

點擊打印，打印之前可以預覽下，點數(shù)多，可以分縱向

和橫向打印；打印標題自行修改。

第三節(jié)文物柜架

一、總體要求

1.儲藏柜外形應與相關展廳展陳設計、展柜形式設計風

41

格相協(xié)調，外觀工藝精致，外觀、面材及尺寸在設計圖紙中

有清晰反映。

2.儲藏柜具有良好的安全性，結構穩(wěn)固、安全，具有良

好的防盜和防破壞性能；開啟方式滿足展陳布置和安保需

求，維護方便。

3.儲藏柜具有良好的密閉性；濕度、污染物濃度、照明

等環(huán)境質量須滿足相應文物對展示環(huán)境控制的規(guī)定要求。

4.儲藏柜深化設計方案須征得招標方認可同意。

二、形式要求

根據(jù)不同文物的展示要求，配備不同形式的儲藏柜，包

括獨立柜、展柜。

三、外觀要求

1.儲藏柜應結合展廳展陳設計，與展廳整體風格協(xié)調，

視覺效果好。顏色待定。

2.儲藏柜外觀線條挺拔順直，表面光滑平整，涂層色澤

一致，無劃傷、露底、變形等明顯缺陷。

3.鎖閉功能設計應安全合理，鎖眼較隱蔽。

四、技術要求

1.框架結構：儲藏柜骨架采用標準金屬型材結構，具有

相當?shù)淖灾胤€(wěn)定性和抗撞擊穩(wěn)固性，非固定式柜架能方便移

動、調節(jié)水平和穩(wěn)固。鋁合金型材滿足6061牌號、時效狀

42

態(tài)T5或T6性能，壁厚不小于4mm。飾面金屬板采用冷軋

鋼板，厚度，1.2mm,符合金屬板材平整度要求。所有金屬

材料必須經(jīng)過防銹處理，基座采用80X40X2.5及40X40X

2.5的矩管焊接而成。

2.開啟系統(tǒng)：根據(jù)不同柜型采用不同的科學合理的玻璃

門開啟方式，通柜可以玻璃門70%打開，所有開啟方式操作

簡便靈活，無明顯噪聲及運行不順暢的現(xiàn)象。

墻柜的開啟：手動外拉平移。以專業(yè)的視角、差異化的

定位、簡約實效的設計提升品牌核心價值

獨立柜的開啟：平開門開啟，柜門開啟角度＜90度：外

拉平移開啟，柜門可以70%開啟。

3.玻璃性能：文物展示儲藏柜玻璃采用6+6nini夾膠防爆

膜、防紫外線國產(chǎn)超白玻璃，原片透光率不低于91%。玻璃

外露邊緣精拋光。磨邊規(guī)格為0.7mmX0.7mm。外露角必須倒

為安全角。

玻璃防盜、安全性能符合BS6206/6262/5544標準的規(guī)

定，并且可以阻擋99%的紫外線（波長為320?380納米）。

4.密閉性：考慮到展品的特殊屬性，要求儲藏柜為整體

密閉性結構，采用專用密閉型材和硅膠密封條，展示空間空

氣交換次數(shù)W0.2—0.5次/天。柜架密封條，常用材料為有機

硅。

表面要求光滑，無明顯的機械雜質。拉伸強度不小于

7.0Mpa。斷裂伸長率不小于300%。撕裂強度不小于15KN/M。

永久變形率不大于8%。硬度HA