引言
    隨著時(shí)代的發(fā)展，數(shù)字化家居控制系統(tǒng)的出現(xiàn)使得人們可以通過(guò)手機(jī)或者互聯(lián)網(wǎng)在任何時(shí)候、任意地點(diǎn)對(duì)家中的任意電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，同時(shí)也可以對(duì)室內(nèi)的空氣溫度、濕度、質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)。

    在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)檢測(cè)中，濕度是最難準(zhǔn)確測(cè)量的一個(gè)參數(shù)。這是因?yàn)闇y(cè)量濕度要比測(cè)量溫度復(fù)雜得多，溫度是個(gè)獨(dú)立的被測(cè)量，而濕度卻受其他因素（大氣壓強(qiáng)、溫度）的影響。本文選用一種具有獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)、價(jià)格較低廉的、高精度、極好的線性輸出的HSll01做為濕度傳感器．較好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)空氣濕度的測(cè)量。并予以顯示。

    1 HSl 101簡(jiǎn)介
    HSll01是法國(guó)Humirel公司推出的一款電容式相對(duì)濕度傳感器。該傳感器可廣泛應(yīng)用于辦公室、家庭、汽車駕駛室、和工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)等，對(duì)空氣濕度進(jìn)行檢測(cè)。與其他產(chǎn)品相比，有著顯著的優(yōu)點(diǎn)：
    ◆無(wú)需校準(zhǔn)的完全互換性：

    ◆長(zhǎng)期飽和狀態(tài)，瞬間脫濕：

    ◆適應(yīng)自動(dòng)裝配過(guò)程，包括波峰焊接、回流焊接等；

    ◆具有高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性：

    ◆特有的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)：

    ◆適用于線性電壓輸出和線性頻率輸出兩種電路；

    ◆響應(yīng)時(shí)間快。

    1．1基本參數(shù)

    基本參數(shù)如表l所示。默認(rèn)測(cè)量溫度‘rct=25～C，測(cè)量時(shí)HSll01工作頻率為10Khzo

    1．2特性曲線
    如圖1。測(cè)量溫度Tα=25。C，測(cè)量時(shí)HSll01工作頻率為10Khzo

    從特性曲線曲線圖上我們可以看出，HSll01具有極好的線性輸出�？梢越�似看成相對(duì)濕度值與電容值成比例。因此在測(cè)量過(guò)程中，采集電容值即可。

     2測(cè)量電路      
    2．1濕度定義
    濕度指的是相對(duì)濕度。用%RH表示。即氣體中（通常為空氣中）所含水蒸氣量（水蒸氣壓）與其空氣在相同情況下飽和水蒸氣量（飽和水蒸氣壓）的百分比。

    2．2測(cè)量原理
    HSll00濕度傳感器是一種基于電容原理的濕度傳感器，相對(duì)濕度的變化和電容值呈線性規(guī)律。在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，電容值隨著空氣濕度的變化而變化，因此將電容值的變化轉(zhuǎn)換成電壓或頻率的變化，才能進(jìn)行有效地?cái)?shù)據(jù)采集。用555集成電路組成振蕩電路，HSl 100濕度傳感器充當(dāng)振蕩電容，從而完成濕度到頻率的轉(zhuǎn)換。

    2．3測(cè)量方法
    HSll01濕敏傳感器是采用側(cè)面開(kāi)放式封裝，只有兩個(gè)引腳，有線性電壓輸出和線性頻率輸出兩種電路。在使用時(shí)，將2腳接地，這里選用頻率輸出電路。該傳感器采用電容構(gòu)成材料，不允許直流方式供電。所以我們使用555定時(shí)器電路組成單穩(wěn)態(tài)電路。具體電路分析如下。

    電源電壓工作范圍是UCC=+3．5～+12V。利用一片CMOS定時(shí)器TLC555．配上HSll01和電阻R2、R4構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路，將相對(duì)濕度值變化轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)輸出。輸出頻率范圍是7351-6033Hz，所對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度為0～100%。當(dāng)RH=55%時(shí)，f=6660Hz。輸出的頻率信號(hào)可送至數(shù)字頻率計(jì)或控制系統(tǒng)，經(jīng)整理后送顯示。R3為輸出端的限流電阻，起保護(hù)作用。通電后．電源沿著Uc→R4→R2→C對(duì)HSl 101充電。經(jīng)過(guò)t1時(shí)間后濕敏電容的壓降Uc就被充電到TI～C555的高觸發(fā)電平（Uh=0．67Ucc），使內(nèi)部比較器翻轉(zhuǎn)，OUT的輸出變成低電平。然后C開(kāi)始放電，放電回路為C→R2→D→內(nèi)部放電管地。經(jīng)過(guò)t2時(shí)間后，Uc降到低觸發(fā)電平（Ul=0．33Ucc），內(nèi)部比較器再次翻轉(zhuǎn)，使OUT端的輸出變成高電平。這樣周而復(fù)始的進(jìn)行充、放電，形成了振蕩。充電、放電時(shí)間計(jì)算公式分別為：tl=C（R2+R4）ln2；t2=CR21n2；輸出波形的頻率（f）和占空比（D）的計(jì)算公式如下：f=1／T=1／（t1+t2）=1／C（2R2+R4）ln2；D=tl／T=t1／t1+t2=R2+R4／（2R2+R4）；通常取R4《R2，使D≈50%，輸出接近于方波。例如，取人R2=567kQ，R4=49．9kΩ。

    濕度傳感器只是保證傳感探頭的精度，在實(shí)際使用中，綜合精度除了與濕度傳感器本身元件有關(guān)，還與外圍電路的器件選擇相關(guān)。為了與HSll01溫度系數(shù)相匹配，Rl數(shù)值應(yīng)取為1%精度，且最大溫漂不超過(guò)100ppm（ppm：百萬(wàn)分之一，表示當(dāng)溫度變化1℃，所對(duì)應(yīng)的電阻相對(duì)變化量）。為了保證達(dá)到6660Hz／55%,R2與555電路選取參照如下表：

    當(dāng)RH=55%、TA=+25℃時(shí)，典型輸出方波頻率與相對(duì)濕度的數(shù)據(jù)對(duì)照見(jiàn)表3。

    2．4與微處理器IPC2132接口
    LPC2132是一種支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16／32位基于ARM7TDMI-S內(nèi)核的CPU，并帶有64KB嵌入的高速FLASH存儲(chǔ)器。LPC2132的實(shí)時(shí)仿真和跟蹤功能方便了代碼調(diào)試，降低了開(kāi)發(fā)成本。并且I／O口能夠接受5V容限。整個(gè)濕度傳感器由于采用頻率輸出電路，接口簡(jiǎn)單，可直接與LPC2132普通I／0對(duì)接，這里選用PO．6腳做為頻率測(cè)量接口。

    3軟件設(shè)計(jì)      
    軟件設(shè)計(jì)主要完成對(duì)HSl 101在單位時(shí)間內(nèi)的頻率測(cè)量。軟件設(shè)計(jì)采用端口掃描方式，間隔8S開(kāi)始測(cè)量，測(cè)量時(shí)間為1S。統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)，與表3對(duì)照，確定濕度值的范圍，并將濕度值通過(guò)LCD顯示。為了保證測(cè)量精度，可以取3次以上測(cè)量數(shù)據(jù)，求平均值后，作為最終送顯示數(shù)據(jù)。微處理器工作晶體選用12．000MHz。程序代碼采用嵌入式C語(yǔ)言編寫(xiě)，經(jīng)在ADSl．2編譯環(huán)境中進(jìn)行編譯后，移植到微處理器內(nèi)執(zhí)行。軟件主要測(cè)量代碼如下，并給出了詳細(xì)注釋。
    Do

    ｛
      
    IODIR0=10DIROIRO＆OXOfffffbf：
   
    ／／p0．6設(shè)置成輸入

    d0 ／／讀IO口寄存器

    ｛ if（（IOPIN0&（1<<0x06））==0x00000000）
   
    break： ／／檢測(cè)0電平

    ｝ while（1）；

    Do

    ｛ if（（IOPIN0&（1<<0x06））!=Ox00000000）

    break： ／／檢測(cè)l電平
      
    ｝while（1）；

    fdat++： ／／累積1S時(shí)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)
      
    ｝ while（pt8s％8==0）； ／／間隔8S測(cè)量一次
   
    fdat——；
      
    time（1）； ／／延時(shí)必須保留

    if（（fdat>6033）&（fdat<6187））rhb=90；
      
    ／／將測(cè)量數(shù)值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)百分比，1％一100％

    if（（fdat>6186）&（fdat<6331））rhb=80；
      
    if（（fdat>6330）&（fdat<6469））rhb=70；
      
    if（（fdat>6468）&（fdat<6601））rhb=60；
      
    if（（fdat>6600）&（fdat<6729））rhb=50；
   
    if（（fdat>6728）&（fdat<6854））rhb=40；
      
    if（（fdat>6853）&（fdat<6977））rhb=30；
      
    if（（fdat>6976）&（fdat<7101））rhb=20；
      
    if（（fdat>7100）&（fdat<7225））rhb=10；

    if（fdat>7224）rhb=00：
      
    lhb=fdat％100： ／／對(duì)測(cè)量數(shù)值取低兩位
      
    time（1）； ／／處理需要等待一段時(shí)間，否則lhb=0
      
    if（（rhb==60）\\（rhb==70）\\（rhb==90））lhb=lhb／13： ／／對(duì)低兩位數(shù)值取個(gè)位，

    else if（rhb==80）lhb=lhb／1 4；

    else lhb=lhb／12；

    time（1）；

    rhb=rhb+lhb； ／／將數(shù)據(jù)合成一起，送顯示

    fdat=Ox00000000；／／清0，為下次準(zhǔn)備

    ｝

    4結(jié)語(yǔ)
    由于HSll01采用獨(dú)特的電容式單元設(shè)計(jì)，具有響應(yīng)速度快、體積小、線性度好、較穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，我們將HSll01用在智能家居控制系統(tǒng)中，完成對(duì)空氣濕度的測(cè)量，經(jīng)長(zhǎng)期應(yīng)用，性能達(dá)到了穩(wěn)定可靠，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)低成本的要求。

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