2 器件选择
2.1 MSP430F1232单片机
    MSP430系列单片机是TI公司推出的功能强大的超低功耗16位混合信号处理器。该系列单片机以其极低的功耗、强大的处理能力、丰富的片上外围模块、方便高效的开发方式等特点，被广泛应用于便携式仪表、智能传感器、实用检测仪器、电机控制等领域。为了最大限度地利用单片机端口和片内外设并降低设计成本，本设计选用MSP430F1232，该单片机有3个并行端口，一个RS485串行通讯口，同时内置10位AD采样器，可完全满足温湿度采样的精度要求。
2.2 AD590温度传感器
    AD590是美国AD公司生产的二端式集成温度一电流传感器，该器件体积小、重量轻、性能稳定。测温范围为-50～+150℃；线性电流输出为1μA／K；线性度好，测量精度为±0.3℃；电源电压范围为4～30 V。当电源电压在5～10 V之间，电压稳定度为1％时，其误差只有±0.1℃。
2.3 HM1500湿度传感器
    线性电压输出式集成湿度传感器HM1500采用获得专利的湿敏电容HS1101设计制造，其湿度测量范围为5％～99％(相对湿度)；相对湿度精度为3％；工作温度为-30～+60℃；工作湿度范围为0～100％(相对湿度)；供电电压为5V(最大电压DC16V)；可输出DC电压为1～4 V；响应时间为5s，适用于工业级场合。

3 信号调理电路设计
3.1 温度测量电路设计
    考虑到AD590温度传感器的输出电流源特性，设计的温度信号测量电路如图2所示。该电路的温度测量范围为-10～+500℃。AD590采用15V电压供电；电阻R1用于调整零点；电阻R3为精密电阻，用来调整增益。运放的同向端输入2.50V精密参考电压，该电压由TL431提供。IN端输入AD590的电流，OUT端输出为相应转换所得到的电压。根据AD590的特性，在-10℃时，流过电流为262.2μA，设计使这部分电流全部流过R1、R2，而其后增加的电流均流过R3，OUT端的输出电压为：


    当温度在-10～+50℃之间变化时，该电压就在2.5～0V之间反向线性变化，调节R1的阻值大小可以消除不同传感器的零点误差。

3.2 湿度测量电路设计
    集成湿度传感器HM1500的输出电压在1～4 V间随湿度线性变化，考虑到本系统的单电源特点，设计的湿度信号采集电路如图3所示，该电路的测湿范围为0～100％。


    由于该电路中没有负压，电路的主体采用差分式减法电路，精密电阻R3=R6=2.4kΩ，R4=R7=2kΩ，用这四个电阻可调节增益。通过HM1500传感器测量所得到的湿度电压信号从IN端输入。差分的另一侧输入Vs。由TL431提供2.5 V的精密电压分压后可得到1.0 V左右的电压。并由此可以得到输出电压的计算公式为：


    若输入电压在1～4 V之间变化，则输出电压就相应在0～2.5 V之间变化。调节R1可以消除不同的湿度传感器的零点误差。

5 软件设计
    本系统的软件设计采用C语言编写，主要通过MSP430F1232单片机的10位AD采样模块读人端口温湿度电压信号，并按照相应转换公式转化成实际温湿度数值并存储。然后根据需要将其送到数码管显示或者通过RS485串口送给上位机。另外，该软件还可进行模拟I2C总线的数据存储。
    图5为该系统的主循环流程。系统上电以后，首先读取存在EEPROM中的地址和温湿度门限值，然后进入循环状态进行温湿度信号采样，接着对采集得到的数据进行处理并存储，同时在循环中对按键标志位进行判断。如果被置位，则执行相应的按键处理。

    图6为该系统的定时器中断流程。当系统进入中断以后，首先通过判断相应的IO口输入电平是否跳低来判断是否有键按下，如果有键按下，则进一步判断是哪一个键，接着存储该键位并将按键标志位置位。之后再调用显示刷新程序，将最新采集到的数据送到数码管显示。最后判断采集到的数据是否超出门限，并相应点亮指示灯或者报警灯。执行完以上操作后中断返回。