【文章內(nèi)容簡介】 8192 個時鐘周期轉(zhuǎn)換時間的計算公式為轉(zhuǎn)換時間 8192 58 晶振頻率本系統(tǒng)中所用晶振頻率為 358MHz 則轉(zhuǎn)換時間為 133ms 即一秒轉(zhuǎn)換 75 次 積分電容 CINTZ 選擇積分電壓根據(jù)積分器給出的最大輸出擺幅電壓選擇此電壓應(yīng)使積分器不飽和 大約低于電源 03V 對于 ICL7109177。 5V電源 015uF比較合適通常 CINT 自動調(diào)零電容 CAZ選擇在模擬輸入信號較小時如 0～ 05伏時自動調(diào)零電容可選比積分電容 CINT 大一倍以減小噪聲 CAZ 的值越大噪聲越小如果 CINT 選為 015μ F 則 CAZ 2CINT 033μ F 當傳感器傳來的微弱信號經(jīng)放大器放大后為 0～ 5V 這時噪聲的影響不是主要的可把積分電容 CINT 選大一些使 CINT 2CAZ 選 CINT 033μ FCAZ 015μ F 本系統(tǒng)正屬于這種情況 積分電阻 RINT 選擇緩沖放大器和積分器能夠提供 20μ A 的推動電流積分電阻要選的足夠大以保證在輸入電壓范圍內(nèi)的線性積分電阻 RINT 等于滿度電壓時對應(yīng)的電阻值 當電流為 20μ A 輸入電壓 4096V 時 RINT 200 此時基準電壓 VRI和 VRI 之間為 2V 由電阻 R1R3 和電位器 R2 分壓取得 基準電容 CREF一般取值 1uF 較好如果存在一個大的共模電要求電容值較大以防止?jié)L動誤差 ICL7109ICL7109內(nèi)部有一個 14位 12位數(shù)據(jù)和一位極性一位溢出 的鎖存器和一個 14 位的三態(tài)輸出寄存器同時可以很方便地與各種微處理器直接連接而無需外部加額外的鎖存器 ICL7109 有兩種接口方式一種是直接接口另一種是掛鉤接口在直接接口方式中當 ICL7109 轉(zhuǎn)換結(jié)束時由 STATUS 發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束指令到單片機單片機對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)分高位字節(jié)和低位字節(jié)進行讀數(shù)在掛鉤接口方式時ICL7109 提供工業(yè)標 準的數(shù)據(jù)交換模式適用于 遠距離的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) [4]本系統(tǒng)采用直接接口方式 7109 的 MODE 端接地使 7109 工作于直接輸出方式 ICL7109 與 AT89C51 的連接如圖 35 所示兩者間關(guān)系如下 RUN 運行保持 引腳接 5V 使 AD 轉(zhuǎn)換連續(xù)進行 B1～ B12 輸出高低位數(shù)據(jù) POLOR 輸出極性和溢出位這些數(shù)據(jù)分時送至 89C51的 P0 口 將 STATUS線與 89C51的 INT0相連這樣每完成一次轉(zhuǎn)換便向 89C51發(fā)一次中斷請求 AD 轉(zhuǎn)換正在進行時 STATUS 引腳輸出高電平當一次 AD 結(jié)束時 STATUS 引腳降為低電平由 P26 輸出低電平信號到 ICL7109 的讀高位數(shù)據(jù)極性和溢出位由 P25輸出低電平信號到讀低位數(shù)據(jù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分時傳輸這種方法可簡化設(shè)計節(jié)省硬件和軟件 為 7109 片選端低電平時數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)正常輸出接至 89C51 的讀選通端 其中 ICL7660 是＋ 5V 輸入－ 5V 輸出的電源極性變換器用來為 ICL7109 提供雙極性電壓 測量空氣濕度的方式很多其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣中吸收水分后引起的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化電容式電阻式和濕漲式濕敏元件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進行濕度測量的 HS1101 是一種高分子濕敏電容傳感 器 濕敏電容是一種在高分子薄膜上形成的電容高分子薄膜上的電極是很薄的金屬微孔蒸發(fā)膜水分子可通過兩端的電極被高分子薄膜吸附或釋放隨著這種水分子的吸附或釋放高分子的介電系數(shù)將發(fā)生相應(yīng)的變化由于介電系數(shù)隨空氣的相對濕度變化而變化所以只要測定電容C 值就可得相對濕度其具有不需校準的完全互換性高可靠性和長期穩(wěn)定性響應(yīng)時間快速專利設(shè)計的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等 HS1101HS1101 的主要性能特點如下 相對濕度在 0～ 100RH 范圍內(nèi) 相對濕度為 55RH 時的典型電容值約 182pF溫度系數(shù)為 004pFC 可見精度是較高的常溫使用無需溫度補償無需校準相對濕度在 33～ 75 RH 之間時平均靈敏度為 034pFRH 響應(yīng)時間小于 5S高可靠性及長期穩(wěn)定性 年漂移量 05 RH年 供電電壓一般選 5V 最高不超過 10V5V 供電時間的漏電僅為 1nA 工作溫度范圍為 40C～ 100C 產(chǎn)品具有良好的互換性在標準條件下 10KHZ25C更換 HS1101時不需要重新標定 圖 36 濕度 電容響應(yīng)曲線 相對濕度為 55 RH 時的典型電容值約 182pF 相對濕度從 0 變化到 100 時電容量由 162pF 變到 200pF 濕度傳感器工作范圍如下圖 圖 37 HS1101 濕敏電容工作的溫濕度范圍 HS1101 的工作范圍包含三個區(qū)域長期穩(wěn)定區(qū)正常工作區(qū)和非正常區(qū)在長期工作區(qū)可長期連續(xù)工作正常穩(wěn)定區(qū)僅供短期測量使用 濕度測量電路 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易于接受的信號常用兩種方法一是將該濕敏電容置于運放與阻容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 AD 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)為與之呈反比的電壓頻率信號可直接被計算機所采集本設(shè)計采用頻率輸出形式采集電路如圖 38 所示 圖 38 濕度信號采集電路 通電后電源沿著 UCC→ R4→ R2→ C→地的途徑給 C充電經(jīng)過 t1時間后濕敏電容的壓降 UC就被充電到 TLC555的高觸發(fā)電平 UH 067UCC 使內(nèi)部比較器翻轉(zhuǎn) OUT端的輸出變成低電平然后 C 開始放電放電回路為 C→ R2→ D 端→內(nèi)部放電管→地UL 033UCC 輸出波形的頻率 f 和占空比 D 通常取 R4 R2 使 D50 輸出接近于方波例如取 R2 576kΩ R4 499kΩ時 D 52當 C C0 1815pF 時求出 f 6668Hz 這與 6660Hz 非常接近輸出方波頻率與相對濕度的數(shù)據(jù)對照見表 31 濕敏電容經(jīng)振蕩電路變換后的脈沖頻率信號送入單片機的定時計數(shù)器 T1T1工作于方式 1 為 16 位計數(shù)器同時用 T0 定時 1S 實現(xiàn)計數(shù)功能記錄脈沖數(shù)并存入內(nèi)存緩沖區(qū) 表 31 輸出方波頻率與相對濕度的數(shù)據(jù)對照表 濕度 頻率 濕度 頻率 RH Hz RH Hz 0 7351 10 7224 20 7100 30 6976 40 6853 50 6728 6600 6468 6330 6186 100 6033 AT89C51 單片機功能介紹 芯片簡介 AT9C51 是一個低電壓高性能 CMOS8 位單片機片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器 PEROM 和 128 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存儲單元內(nèi)置功能強大的微型計算機的 AT89C51提供了高性價比的解決方案 AT89C51 有 40 個引腳 32 個外部雙向輸入輸出 IO 端口同時內(nèi)含 2個外中斷口 2個 16 位可編程定時計數(shù)器 2個全雙工串行通信口 AT89C51可以按照常規(guī)方法進行編程也可以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 本設(shè)計中單片機引腳功能定義如下 cc 電源引腳接 5V 電源 Vss 接地 RSTVpdRST 是復(fù)位信號輸入端高電平有效 Vpd 為備用電源輸入端 XTAL1XTAL2 時鐘引腳兩引腳間外接晶體與片內(nèi)反相放大器構(gòu)成一個振蕩器為單片機提供時鐘控制信號本設(shè)計根據(jù)需要外接 6MHZ 晶體 外部中斷 0 輸入本設(shè)計中與 ICL7109 的 STATUS 相連接受中斷請求信號 外部中斷 1 輸入本設(shè)計中接收來自 8279 的中斷請求 T1 定時器計數(shù)器 T1 外部輸入 本設(shè)計中將濕度檢測電路產(chǎn)生的頻率輸入 T1 口用 T1 計數(shù)同時用 T0 設(shè)置 1S的定時從而實現(xiàn)計數(shù)功能 外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖輸入線 外部數(shù)據(jù)存儲器讀 脈沖輸入線設(shè)計中與 8279和 7