【文章內(nèi)容簡介】 nA恢復(fù)時間 @150小時結(jié)露 tr 10 s遲滯 +/ %長時間穩(wěn)定性 %RH/yr反應(yīng)時間 ta 5 S曲線精度 （10%~90%） +/2 %RHHS1100/HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)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(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號，常有兩種方法：一是將該濕敏電容置于運方與租蓉組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集[19]。頻率輸出的555測量振蕩電路如圖36所示。集成定時器555芯片外接電阻RR2與濕敏電容C，構(gòu)成了對C的充電回路。7端通過芯片內(nèi)部的晶體管對地短路又構(gòu)成了對C的放電回路，并將引腳6端相連引入到片內(nèi)比較器，便成為一個典型的多諧振蕩器，即方波發(fā)生器。另外，R3 是防止輸出短路的保護電阻，R1 用于平衡溫度系數(shù)。圖36 頻率輸出的555振蕩電路該振蕩電路兩個暫穩(wěn)態(tài)的交替過程如下：首先電源Vs通過RR2 向C充電，經(jīng)t充電時間后，Uc達到芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，此時輸出引腳3端由高電平突降為低電平，然后通過R2放電，經(jīng)t放電時間后，Uc下降到比較器的低觸發(fā)電平。此時輸出，此時輸出引腳3端又由低電平突降為高電平，如此翻來覆去，形成方波輸出。其中，充放電時間為t充電=C（R4+R2）Ln2t放電=CR2 Ln2因而，輸出的方波頻率為f=1/(t放電+t充電)=1/[ C（R4+R2）Ln2]可見，空氣濕度通過555測量電路就轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之呈反比的頻率信號，表32給出了其中的一組典型測試值。表37 空氣濕度與電壓頻率的典型值濕度(RH%) 頻率(HZ) 濕度(RH%) 頻率(HZ)0 7351 60 6600 10 7224 70 646820 7100 80 630030 6976 90 616840 6853 100 603350 6728 信號分析與處理 A/D轉(zhuǎn)換ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。所以本次設(shè)計選擇ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器。(1)8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。(2)具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。(3)轉(zhuǎn)換時間為100μs(時鐘為640KHz時)，130μs（時鐘為500KHz時）。(4)單個+5V電源供電。(5)模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點和滿刻度校準。(6)工作溫度范圍為40～+85攝氏度。(7)低功耗，約15mW。表38 ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器芯片引腳圖(1)IN0～IN7：8路模擬量輸入端。(2)21～28：8位數(shù)字量輸出端。(3)ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。(4)ALE：地址鎖存允許信號，輸入端，高電平有效。(5)START： A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。(6)EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出端，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。(7)OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入端，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。(8)CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHz。(9)REF（+）、REF（）：基準電壓。(10)Vcc：電源，單一+5V。(11)GND：地。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認A/D轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。為此可采用下述三種方式。(1)定時傳送方式對于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128μs，相當(dāng)于6MHz的MCS51單片機共64個機器周期。可據(jù)此設(shè)計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。(2)查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片有表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態(tài)，即可確認轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。(3)中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時，OE信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受。 單片機AT89S51AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 主要特性與AT89S51單片機產(chǎn)品兼容，降低成本具有帶電源關(guān)閉標識4K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器燒寫壽命更長 1000次擦寫周期全靜態(tài)工作：0Hz—33MHz32個可編程I/O口線2個16位定時器/計數(shù)器6個中斷源全雙工UART串行通道低功耗空閑和掉電模式掉電后中斷可喚醒內(nèi)部集成看門狗計時器雙數(shù)據(jù)指示器及全新加密算法，程序的保密性大大加強，保護知識產(chǎn)權(quán)靈活的ISP編程（字或字節(jié)模式） 內(nèi)部結(jié)構(gòu)它可以劃分為CPU、存儲器、并行口、串行口、定時/計數(shù)器和中斷邏輯幾個部分。 CPU由運算器和控制邏輯構(gòu)成。其中包括若干特殊功能寄存器（SFR） AT89S51時鐘有兩種方式產(chǎn)生，即內(nèi)部方式和外部方式。 AT89S51在物理上有四個存儲空間：片內(nèi)/片外程序存儲大路、片內(nèi)/片外數(shù)據(jù)存儲器。片內(nèi)有256B數(shù)據(jù)存儲器RAM和4KB的程序存儲器ROM。除此之外，還可以在片外擴展RAM和ROM，并且和有64KB的尋址范圍。 AT89S51內(nèi)部有一個可編程的、全雙工的串行接口。它串行收發(fā)存儲在特殊功能寄存器SFR的串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF中的數(shù)據(jù)。AT89S51共有4個（P0、PPP3口）8位并行I/O端口，共32個引腳。P0口雙向I/O口，用于分時傳送低8位地址和8位數(shù)據(jù)信號；PPP3口均為準雙向I/O口；其中P2口還用于傳送高8位地址信號；P3口每一引腳還具有特殊功能，用于特殊信號的輸入輸出和控制信號。AT89S51內(nèi)部有兩個16位可編程定時器/計數(shù)器T0、T1。最大計數(shù)值為2161。工作方式和定時器或計數(shù)器的選擇由指令來確定。如圖3—3—10所示。圖39 AT89S51時鐘電路表310 P3口引腳的特殊功能引腳號 第二功能 RXD(串行輸入) TXD(串行輸出) INT0(外部中斷0) INT0(外部中斷0) T0(定時器0外部輸入) T1(定時器1外部輸入) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)中斷系統(tǒng)允許接受5個獨立的中斷源，即兩個外部中斷，兩個定時器/計數(shù)器中斷以及一個串行口中斷。 外部特性（引腳功能）AT89S51芯片有40條引腳，雙列直插式封裝引腳圖如311所示：Vcc(40)：電源+5VVss(20): 接地XTAL1（19）和XTAL2（18）：使用內(nèi)部振蕩電路時，用來接石英晶體和電容；使用外部時鐘時，用來輸入時鐘脈沖。P0口（39—32）：雙向I/O口，既可作地址/數(shù)據(jù)總線口用，也可作普通I/O口用。P1口（1—8）：準雙向通用I/O口。P2口（21—28）：準雙向口，既可作地址總線口輸出地址高8位，也可作普通I/O口用。P3口（10—17）：多用途口，既可作普通I/O口，也可按每位定義的第二功能操作。ALE/~PROG（30）：地址鎖存信號輸出端。在訪問片外豐儲器時，若ALE為有效高電平，則P0口輸出地址低8位，可以用ALE信號作外部地址鎖存信號。公式fALE=1/6fOSC ,也可作系統(tǒng)中其它芯片的時鐘源。第二功能~PROG是對EPROM編程時的編程脈沖輸入端。 RST/VPD（9）：復(fù)位信號輸入端。AT89S51接能電源后，在時鐘電路作用下，該腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平，使內(nèi)部復(fù)位。第二功能是VPD，即備用電源輸入端。當(dāng)主電源Vcc發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時，VPD將為RAM提供備用電源，發(fā)保證存儲在RAM中的信號不丟失。 ~EA/Vpp(31):內(nèi)部和外部程序存儲器選擇線。~EA=0時訪問外部ROM 0000H—FFFFH；~EA=1時，地址0000H—0FFFH空間訪問內(nèi)部ROM，地址1000H—FFFFH空間訪問外部ROM。 ~PSEN（29）：片外程序存儲器選通信號，低電平有效。 圖311 AT89S51芯片引腳圖 工作方式它的工作方式可以分做復(fù)位，掉電和低功耗方式等。當(dāng)MCS5l系列單片機的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。圖中電容C1和電阻R1對電源十5V來說構(gòu)成微分電路。上電后，保持RST一段高電平時間，由于單片機內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻R1，也能達到上電復(fù)位的操作功能。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機自動復(fù)位，并且在單片機運行期間，用開關(guān)操作也能使單片機復(fù)位。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時間的高電平。當(dāng)單片機已在運行當(dāng)中時，按下復(fù)位鍵K后