【文章內(nèi)容簡介】 定的，即傳感器的輸出－輸入特性為直線。 在相同工作條件下做全量程范圍校準時，下行程（輸入量由小到大）和反行程（輸入量由大到?。┧幂敵鲚斎胩匦郧€往往不重合。也就是說，對應(yīng)同一大小的輸入信號，傳感器正反行程的輸出信號大小不相等，此即遲滯現(xiàn)象。遲滯（或稱回程誤差）正是用來描述傳感器在正反行程期間特性曲線不重合程度的。 遲滯的大小常用正反行程最大輸出差值 △ ymax 對滿量程輸出 yFS 的百分比來表示的 [4]。 重復(fù)性是指在相同工作條件下，輸入量按同一方向作全量程多次測試時，所得傳感器特性曲線不一致性的程度。多次重復(fù)測試的曲線重復(fù)性好，誤差也小 。重復(fù)特性的好壞是與許多因素有關(guān)的，與產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象具有的原因。 其它的特性還有分辨力，傳感器能檢測到的最小輸入增量稱分辨力，在輸入零點附近的分辨力稱為閾值；零漂，傳感器在零輸入狀態(tài)下，輸出值的變化零漂，零漂可用相對誤差表示，也可用絕對誤差表示 。 傳感器的動態(tài)特性 傳感器動態(tài)特性是指輸入量隨時間動態(tài)變化時，其輸出與輸入的關(guān)系。很多傳感器要在動態(tài)條件下檢測，被測量可能以各種形式隨時間變化。只要輸入量是時間的函數(shù)，則其輸出量也將是時間的函數(shù)，其間的關(guān)系要用動態(tài)特性來說明。為研究傳感器的動態(tài)特性，可建立其動態(tài)數(shù)學(xué)模型，用數(shù)學(xué)中的邏輯推理和運算方法，分拆傳感器在動態(tài)變化的輸入量作用下，輸出量如何隨時間改變。實際中，輸入信號隨時間的變化形式多種多樣，無法統(tǒng)一研究，所以通常只分析傳感器在標準輸入信號作用下的輸出。 研究動態(tài)特性可以從時域和頻域兩個方面采用瞬態(tài)響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法來分 析。由于輸入信號的時候函數(shù)形式是多種多樣的，在時域內(nèi)研究傳感器基于 單片機的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 6 的響應(yīng)特性時，只能研究幾種特定的輸入時間函數(shù)如階躍函數(shù)、脈沖函數(shù)和斜坡函數(shù)等的響應(yīng)特性。 對于任意輸入 x(t)所引起的響應(yīng) y(t)，可以利用兩個函數(shù)的卷積關(guān)系，即系統(tǒng)的響應(yīng) y(t)等于沖激響應(yīng)函數(shù) h(t)同激勵 x(t)的卷積，即 () 濕度傳感器工作原理 濕度及其表示方法 在自然界中，凡是有水和生物的地方，在其周圍的大氣里總是含有或多或少的水汽。 大氣中含有水汽的多少，表示大氣中的干、濕程度，用濕度來表示，也就是說，濕度表示大氣干濕程度的物理量。 大氣濕度有兩種表示方法：絕對濕度與相對濕度。 絕對濕度 絕對濕度表示單位體積空氣里所含水汽的質(zhì)量，其表示為 () 式中： ρ ――被測空氣的絕對（ g/m3， mg/m3）； MV ――被測空氣中水汽的質(zhì)量（ g， mg）； V――被測空氣的體積（ m3）。 相對濕度： 相對濕度是氣體的絕對濕度（ ρ v）與同一溫度下，水蒸汽已達到飽和的氣體的絕對濕度（ ρ W）之比，常用 %RH來表示。 其中 ρ v――待測氣體的水汽分壓； ρ W――同一溫度下水蒸汽的飽和水汽壓 [4]。 數(shù)字濕度傳感器 HS1101 濕度傳感器 HS1101 是基于獨特工藝設(shè)計的電容元件，這些相對濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)?？梢詰?yīng)用于辦公室自動化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ???? t dtxhtxthty 0 ???VMV??基于 單片機的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 7 電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。它有以下幾個顯著的特點： ，在標準環(huán)境下不需校正 ，包括波峰或水浸 HS1101 的簡單物照圖如圖 [5]。 圖 HS1101 實物照 相對濕度在 0%～ 100%RH范圍內(nèi)；電容量由 162pF 變到 200pF， 其誤差不大于 ? 2%RH；響應(yīng)時間小于 5s；溫度系統(tǒng)為 ℃?？梢娖渚仁禽^高的。其濕度－電容響應(yīng)曲線如圖 ： 圖 HS1101 濕度－電容響應(yīng)曲線 基于 單片機的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 8 HS1101 的一些常用參數(shù)如表 ： 表 HS1101 常用參數(shù) 參數(shù) 符號 參數(shù)值 單位 工作溫度 Ta 40～ 100 ℃ 儲存溫度 Tstg 40～ 125 ℃ 供電電壓 Vs 10 Vac 濕度范圍 RH 0～ 100 %RH 焊接時間@=260℃ t 10 S 濕度測量電路工作原理 NE555 時基電路 NE555 是一個能產(chǎn)生精確定時脈沖的高穩(wěn)度控制器，其輸出驅(qū)動電流可達 200mA.。在多諧振蕩器工作方式時，其輸出的脈沖占空比由兩個外接電阻和一個外接電容確定；在單穩(wěn)態(tài)工作方式時，其延時時間由一個外接電阻和一個外接電容確定，它可以延時數(shù)微秒到數(shù)小時。其工作電壓范圍為： ≤ VCC≤ 16V。 NE555 的框圖如圖 所示。 圖 NE555 框圖 基于 單片機的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 9 基于 555 振蕩 電路的濕度測量電路設(shè)計 如圖 為系統(tǒng)測濕電路圖。 圖 測濕電路圖 把 HS1101 和 NE555 同時接入電路中的電路設(shè)計原理圖如圖 24 所示。NE555 電路功能的簡單概括為 ： 當(dāng) 6 端和 2 端同時輸入為“ 1”時 ， 3 端輸出為“ 0”；當(dāng) 6 端和 2 端同時輸入為“ 0”時 ， 3 端輸出為“ 1”。在此電路中 ，555 定時器正是根據(jù)這一功能用作多穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出頻率信號的。 當(dāng)電源接通時 ， 由于 6 和 2 端的輸入為“ 0” ， 則定時器 3 腳輸出為“ 1”；又由于 C1 兩端電壓為 0， 故 VCC 通過 R2 和 R3 對 C1充電 ， 當(dāng) C1 兩端電壓達到 2 VCC /3 時 ， 定時電路翻轉(zhuǎn) ， 輸出變?yōu)椤?0”。此時 555 定時器內(nèi)部的放電BJT 的基極電壓為“ 1” ， 放電 BJT 導(dǎo)通 ， 從而使電容 C1 通過 R3 和內(nèi)部放電BJT 進行放電 ， 當(dāng) C1 兩端電壓降低到 VCC /3 時 ， 定時器又翻轉(zhuǎn) ， 使輸出變?yōu)椤?1” ， 內(nèi)部放電 BJT 截止 ， VCC 又開始通過 R2 和 R3 對 C1 充電 ， 如此周而復(fù)始 ， 形成振蕩。其工作循環(huán)中的充電時間為 Th=(R2+R3)C1；放電時間為 T1 = *C3； 輸出脈沖占空比為 q ＝ (R2+R3)/(R2+2R3)， 為了使輸出脈沖占空比接近 50％ ， R2 應(yīng)遠遠小于 R3。當(dāng)外界濕度變化時 ， HS1101 兩端電容值發(fā)生改變 ， 從而改變定時電路的輸出頻率。因此只要測出 555 的輸出頻率 ， 并根據(jù)濕度與輸出頻率的關(guān)系 ， 即可求得環(huán)境的濕度 [6]。 基于 單片機的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 10 單片機工作原理 MCS51 單片機 其所謂的單片機就是把中央處理器 CPU、存儲器 ROM/RAM、輸入輸出接口電路以及定時器 /計數(shù)器等部件制作在一塊集成電路芯片中，構(gòu)成一個完整的微型計算機――單片微型計算機。由于單片機把各種功能部件集成在一塊芯片上，因此它的結(jié)構(gòu)緊湊、超小型化、可靠性高、價格低廉、易于開發(fā)應(yīng)用。 MCS51 單片機包括 803 805 8751 等很多型， 89C52 是 INTEL 公司MCS51 系列單片機中基本的產(chǎn)品 。 AT89C52 單片機 本課題所設(shè)計的系統(tǒng)的核心采用的是 89C52 單片機， 89C52 是 INTEL公司MCS51 系列單片機中基本的產(chǎn)品，它采用 ATMEL 公司可靠的 CMOS 工藝技術(shù)制造的高性能 8 位單片機，屬于標準的 MCS51的 HCMOS 產(chǎn)品。它結(jié)合了CMOS 的高速和高密度技術(shù)及 CMOS 的低功耗特征，它基于標準的 MCS51單片機體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，屬于 89C51 增強型單片機版本，集成了時鐘輸出和向上或向下計數(shù)器等更多的功能，適合于類似馬達控制等應(yīng)用場合。89C52 內(nèi)置 8 位中央處理單元、 512 字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 RAM、 8k 片內(nèi)程序存儲器（ ROM） 32 個雙向輸入 /輸出 (I/O)口、 3 個 16 位定時 /計數(shù)器和 5 個兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩電路。此外， 89C52 還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié) CPU 而 RAM 定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM 數(shù)據(jù)，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內(nèi)其它功能。 89C52 有 PDIP(40pin)和 PLCC(44pin)兩種封裝形式。 圖 是 89C52 的 PDIP 封裝引腳圖。 基于 單片機的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 11 圖 89C52 的 PDIP 封裝 AT89C52 單片機功能介紹 （ 1）引腳功能 電源引腳 —— VCC 正常運行和編程校驗時為 5V電源， VSS 為接地端。 I/O 總線 —— （ P0 口）， （ P1 口）， (P2 口 )， （ P3 口） 為輸入 /輸出引線。 XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相器的輸出端，也是內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 控制總線 —— ALE/PROG：地址鎖存允許 /編程信號線。當(dāng) CPU訪問外部存儲器時， ALE用來鎖存 P0 輸出的地址信號的低 8 位。它的頻率為振蕩頻率的1/6。在對 8751 編程時，此引腳輸入編程脈沖信號。 PSEN：外接程序存儲器讀選通信號。 EA/VPP：訪問內(nèi)部程序存儲器的控制信號。當(dāng) EA=1 時， CPU從片內(nèi) ROM讀取指令； EA=0 時， CPU從片外 ROM讀取指令。此外，當(dāng)對 8751 內(nèi)部EPROM 編程時， 21V編程電源由此端輸入。 RST/VPD：復(fù)位輸入信號。當(dāng)該引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期以上的高電平時，可實現(xiàn)復(fù)位操作。此引腳為掉電保護后備電源之輸入引腳。 （ 2） AT89C52 單片機功能概述： AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存基于 單片機的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 12 儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和Flash 存儲單元，功能強大的 AT89C52 單片機可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。 AT89C52 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含2 個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ， 2 個全雙工串行通信口， 2 個讀寫口線， AT89C52 可以按照常規(guī)方法進行編程 ， 但不可以在線編程 (S 系列的才支持在線編程 )。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 AT89C52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 （ 3） 主要功能特性： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 256x8bit內(nèi)部 RAM 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 時鐘頻率 024MHz 2 個串行中斷 可編程 UART串行通道 2 個外部中斷源 共 6 個中斷源 2 個讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能