【文章內容簡介】 ②長時間飽和下快速脫濕③高可靠性與長時間穩(wěn)定性④專利的固態(tài)聚合物結構⑤可用于線性電壓或頻率輸出⑥快速反應時間，： HS1101結構及示意圖 HS1101的特性參數(shù)特征參數(shù)符號MinTypMax單位濕度測量范圍 1 99 5供電電壓 5 10 標稱電容 117 180 183 溫度效應 平均靈敏度（） 漏電流 1 恢復時間 10 遲滯 長時間穩(wěn)定性 反應時間 5曲線精度（10％～90％） 本系統(tǒng)采用的是將HS1101接入555定時器組成的振蕩器電路中，輸出一定頻率的方波信號。這種方法具有結構簡單，使用方便，因此被廣泛使用。： 濕度測量電路本文選用的是NE555芯片，它內部含有兩個NE555定時器。其中R1，R2，C1，C2和NE556構成多諧振蕩器，外接電阻R1，R2與濕敏電容C1構成了對電容C1的充電回路，7端通過芯片內部的晶體管對地短路又構成了對C1的放電回路，并將引腳2,6端相連引入到片內比較器。該振蕩電路兩個暫穩(wěn)態(tài)的交替過程如下：首先電源Ucc通過R1，R2向C2充電，經t1充電時間后，充至芯片內比較器的高觸發(fā)電平，約2/3Ucc，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，經放電時間后，下降到比較器的低觸發(fā)電平，約1/3，此時輸出引腳3端又由低電平躍升為高電平。如此翻來覆去，形成方波輸出。其中充放電時間為 （） （）因而，輸出的方波頻率為 （）只要改變定時元件或即可改變脈沖的。從多諧振蕩器出來的信號又接入到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器它有兩個輸出狀態(tài)，一個穩(wěn)定狀態(tài)，一個暫穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，在外來觸發(fā)脈沖作用下，能夠由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉到暫穩(wěn)定狀態(tài)，而暫穩(wěn)定狀態(tài)維持一段時間后，在自動地返回到穩(wěn)定狀態(tài)，且暫穩(wěn)定狀態(tài)持續(xù)地時間長短完全取決于電路本身的參數(shù)。圖中,，和傳感器HS1101是外接地定時元件，觸發(fā)脈沖由5端輸出，由8端輸入，下降沿有效，從9端輸出一個幅度、寬度都一定的矩形波信號，輸出的脈沖寬度為： （）為了減少外界對信號的干擾，采用低通濾波器，過濾掉高頻信號的干擾，直接用單片機的定時計數(shù)器來測量的脈寬。通過脈寬值，可以得到相應的傳感器的電容值。其誤差不大于；響應時間小于；溫度系數(shù)為。電容值和濕度值的近似關系為： （）前面我們已經通過測量定時器的輸出脈寬，求出了相應的電容值，然后，我們可以根據(jù)上面的式子，由電容值，求得相應的濕度值。 A/D轉換器及其接口電路接口是計算機與外部設備交換信息的橋梁，它包括輸入接口和輸出接口。單片機接口技術【18】是研究單片機與外部芯片之間如何交換信息的技術，外部的各種信息通過輸入接口送入單片機，而單片機的各種信息通過輸出接口送到外部芯片中，因此單片機需要通過信息轉換器件實現(xiàn)信息的交流與控制。人們把由模擬量到數(shù)字量轉換器件（Analog to Digital Converter）稱為模擬—數(shù)字轉換器，簡稱A/D轉換器或ADC；把由數(shù)字量到模擬量轉換的器件（Digital to Analog Converter）稱為數(shù)字—模擬轉換器，簡稱D/A轉換器或DAC。常用的A/D轉換方式有逐次逼近式和雙斜積分式，前者轉換時間短，但抗干擾能力差；后者轉換時間長，抗干擾能力較強。因此在信號變化緩慢，現(xiàn)場干擾嚴重的場合，易采用雙積分式A/D轉換器。在常用的A/D轉換芯片（如ADC080ICL713ICL7109等）中，ICL7135與其余幾種有所不同，它是美國MAXIN公司生產的一個雙積分式A/D轉換集成電路，該芯片抗干擾能力強、分辯率高、價格低廉。ICL7135最大的特點是數(shù)據(jù)輸出為14位二進制數(shù)，并配有較強的接口功能，能方便地與各種微控制器相連。因此它廣泛應用在速度要求不高，而精度要求較高的各種領域中。本文用單片機的串行方式采集ICL7135的數(shù)據(jù)【19】。 ICL7135的主要性能及管腳ICL7135的主要性能有：在每次A/D轉換前，內部電路都自動進行調零操作。在177。20000字（2V滿量程）范圍內，保證轉換精度177。1字，具有自動極性轉換功能。其主要特點如下：①出電流典型值1PA；②所有輸出端和TTL電路相容；③有過量程（OR)和欠量程（UR)標志信號輸出，可用作自動量程轉換的控制信號；④輸出為動態(tài)掃描BCD碼；⑤對外提供六個輸入，輸出控制信號(R/H,BUSH,ST,POL,OR,UR)，因此除用于數(shù)字電壓表外，還能與異步接收/發(fā)送器,微處理器或其它控制電路連接使用；⑥轉換速度:3次/秒；⑦28引腳雙列直插式封裝。 ICL7135管腳圖 ICL7135的串行工作方式1．ICL7135的測量周期ICL7135的測量周期包括下列四相（節(jié)拍）自動調零相、信號積分相、去積分相、積分器返回零相。圖312所示是Vid為常數(shù)時的ICL7135時序圖，由圖312可知：在信號積分相開始時，ICL7135的BUSY信號線跳高并一直保持高電平，直到去積分相結束時才跳回低電平。在滿量程情況下，這個區(qū)域中的最多脈沖個數(shù)為30002個。其中去積分相的脈沖個數(shù)反映了轉換結果。對于不同模擬量輸入，ICL7135的BUSY信號的高電平寬度也不同。 BUSY信號輸出波形3．ICL7135與單片機系統(tǒng)的串行連接在ICL7135與單片機系統(tǒng)進行連接時，如果使用ICL7135的并行采集方式，則不但要連接BCD碼數(shù)據(jù)輸出線，又要連接BCD碼數(shù)據(jù)的位驅動信號輸出端，這樣至少需要9根I/O口線。因此，系統(tǒng)的連接比較麻煩。而ICL7135的串行接法是通過計脈沖數(shù)的方法來獲得測量轉換結果的。由其時序分析可知，在去積分相，其脈沖數(shù)與轉換結果具有一一對應關系。本課題主要是通過單片機AT89S52的定時器T0（也可以使用定時器T1）來計脈沖數(shù)。由于，定時器T0所用的CLK頻率是系統(tǒng)晶振頻率的1/12。因此可利用單片機的ALE信號作為ICL7135的脈沖（CLK）輸入。為了使定時器T0的計數(shù)脈沖和ICL7135工作所需的脈沖同步，（INT0）引腳上，并且將定時器T0的選通控制信號GATE位置1。此時定時器T0是否工作將受BUSY信號的控制。由上述時序圖可知，當ICL7135開始工作時，即在積分波形相開始時，也就是ICL7135的BUSY信號跳高時，定時器T0才開始工作，且定時器T0的TH0、TL0所記錄的數(shù)據(jù)與ICL7135的測量脈沖（從積分波形相開始到去積分相結束這一區(qū)域內的脈沖稱為測量脈沖）存在一定的比例關系。因此，應當找到定時器T0所記錄的數(shù)據(jù)和測量脈沖之間的某種比例關系。其比例關系如下：其中，F(xiàn)osc為系統(tǒng)晶振頻率；Ftime為定時器所用頻率；Fale為單片機ALE輸出的頻率；Freal為ICL7135的測量脈沖頻率；Ficl為ICL7135所用的輸入頻率，該頻率可通過Fale分頻得到，N為分頻數(shù)。 ； （） ； （） ； （）因為晶振的頻率選用的是6MHz，而ICL7135的典型輸入頻率為250KHz，所以，本文選用4分頻來實現(xiàn)。即N應選為4。由上述頻率之間的比率關系可知，AT89S52的定時器T0所用的頻率是ICL7135的測量脈沖頻率的兩倍。因此，定時器T0所記錄的脈沖數(shù)也是ICL7135的測量脈沖的兩倍。圖中，分頻數(shù)可根據(jù)ICL7135的要求和單片機的時鐘頻率來選擇。在這里，提倡使用四分頻，這樣可使定時器T0在對測量脈沖計數(shù)時不會溢出。若使用4以上的分頻數(shù)，則需在軟件上作一下改進。要得到測量脈沖的個數(shù)，只需將定時器所記錄的脈沖個數(shù)除以2即可。而要得到A/D轉換結果所對應的脈沖數(shù)則應用測量脈沖的個數(shù)減去10001。這些轉換通?？赏ㄟ^軟件完成，因此非常簡單。通過A/D轉換結果所對應的脈沖數(shù)可得到被測的模擬量。通過對串行方式的討論可以看出：使用這種方法可以不再使用8255芯片來擴展口線。其優(yōu)點是占用口線少，能節(jié)省系統(tǒng)的硬件資源，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，不用添加任何擴展口線器件，從而使系統(tǒng)的成本得到降低。經調理后的0V～2V的模擬信號通過RC低通濾波后，從芯片的IN+，IN輸入。A/D轉換后的結果包括2部分：極性和量程，反映轉換性質的結果。轉換后的數(shù)字信號為D1，D2，D3，D4及D5，其中D5（萬位）只能是1或0，其他幾位為0～9的BCD碼。而7135所需的參考電壓為量程的1/2，如果量程為2V，則參考電壓為1V。： 7135與單片機的接口電路MCS51單片機內部有一個全雙工的串行通信口，即串行接收和發(fā)送緩沖器（SBUF），這兩個在物理上獨立的接收發(fā)送器，既可以接收數(shù)據(jù)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)。但接收緩沖器只能讀出不能寫入，而發(fā)送緩沖器則只能寫入不能讀出，它們的地址為99H。這個通信口既可以用于網(wǎng)絡通信，亦可實現(xiàn)串行異步通信，還可以構成同步移位寄存器使用。如果在串行口的輸入輸出引腳上加上電平轉換器，就可方便地構成標準的RS232接口【19】【20】。 RS232簡介RS232C是美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）正式公布的，在異步串行通信中應用最廣的標準總線。適用于終端設備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設備（DCE）之間的接口。，最長傳送電纜可達到15米。RS232標準定義了25根引線，對于一般的雙向通信，只需使用串行輸入RXD，串行輸出TXD和地線GND，RS232標準的電平采用負邏輯，規(guī)定+3V～+15V之間的任意電平為邏輯0電平,3V～15V之間的任意電平為邏輯1電平，與TTL和CMOS電平是不同的。在接口電路和計算機接口芯片中大都是TTL/CMOS電平，所以在通信時，必須進行電平轉換，以便與RS232標準的電平匹配。MAX232C芯片可以完成電平轉換這一工作。MAX232C芯片是MAXIM公司生產的低功耗，單電源雙RS232發(fā)送/接受器。MAX232C芯片內部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的+5V電源變換為RS232輸出電平所需要的177。10V電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5V電源即可。MAX232C外圍需要4個電解電容C1，C2，C3，C4，它們是內部電源轉換所需電容，其取值均為1μF/16V，選用鉭電容并且應盡量靠近芯片；。MAX232C的引腳T1IN，T2IN，R1OUT，R2OUT為接TTL/CMOS電平的引腳，引腳T1OUT，T2OUT，R1IN，R2IN為接RS232C電平的引腳，因此TTL/CMOS電平的T1IN，T2IN引腳應接MCS51的串行發(fā)送引腳TXD；R1OUT，R2OUT應接MCS51的串行接收引腳RXD。與之對應的RS232C電平的T1OUT，T2OUT應接PC機的接收端RD；R1IN，R2IN應接PC機的發(fā)送端TD。： RS232接口電路選用其中的一路發(fā)送/接收，R1OUT接MCS51的RXD，T1IN接MCS51的TXD，DB9連接器直接接到PC機上。 電路設計 總線技術簡介在本系統(tǒng)中，由于選用的EEPROM芯片24LC256是通過總線的方式與AT89S52進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，下面簡要介紹一下總線技術。（Inter Integrated Circuit）總線是PHILIPS公司為了簡化電路設計開發(fā)的一種用于內部IC控制的簡單的雙向兩線串行總線，是近年來在微電子通信控制領域廣泛采用的一種新型總線標準。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點。在主從通信中，可以有多個總線器件同時接到總線上，通過地址來識別通信對象。【21】【22】總線通過兩根線(串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時鐘線SCL)使掛接到總線上的器件相互進行信息傳遞?？偩€端口輸出為開漏結構，故總線上必須有上拉電阻，上拉電阻與電源電壓VCC、SDA/SCL、總線串接電阻有關，通常可選5～10K。