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关于湿度传感器HS1101的设计 目 录第一章 前言 5 1.1 概述 5 1.2 实验室湿度测控的意义 5 1.3 实验室湿度测控的现状与发展 6 1.3.1 传统的分立式湿度测量 6 1.3.2 模拟集成湿度传感器测量 6 1.3.3 智能湿度传感器测量 6 1.4 本课题的设计方案 7 第二章 湿度测量电路设计 8 2.1 传感器的认识 8 2.1.1 传感器的静态特性 8 2.1.2 传感器的动态特性 9 2.2 湿度传感器的选择 10 2.2.1 湿度及其表示方法 10 2.2.2 湿度传感器HS1101 10 2.3 湿度测量电路 12 2.3.1 NE555时基电路 12 2.3.2 基于555振荡电路的湿度测量电路设计 13 第三章 核心电路的设计 14 3.1 ADC0809模数转换器 14 3.1.1 ADC0809应用简介 14 3.1.2 测湿电路与单片机连接 15 3.1.3 湿度误差补偿插值法子程序 16 3.2 单片机电路的设计 17 3.2.1 MCS-51单片机 17 3.2.2 AT89S51单片机 17 3.2.3 时钟晶振电路和复位电路 18 3.3 总体电路系统 19 3.3.1 LED报警设计 19 3.3.2 系统总设计 20 3.4 电路PCB版图设计 22 第四章 单片机与PC间的串行通讯 25 4.1 RS-232-C接口 25 4.2 单片机和PC通信连接 25 4.3 简单软件设计 27 4.3.1 下位机软件设计 27 4.3.2 上位机程序设计 28 第五章 结 论 29 参考文献 30 致谢 31 附录 32 本课题的设计方案 本课题所设计的系统有三个原则：1、操作维护方便，为了利于系统的推广，在设计时应该充分采用操作内置或简化的方法，以尽量减少对操作人员专用知识的要求，也便于进行维修。2、可靠性，本系统所有的环节中，都应该有着可靠性的思想，从选用可靠性高的元器件；供电电源采用抗干扰措施；进行多向滤波等作为出发点。3、性价比，本课题所设计的系统的核心是单片机，它本身有着多个优势，要使得系统能够广泛地应用，在充分考虑可靠性的同时，尽可能降低成本，提高系统的性价比。 本文将从以下几个方面展开工作：一是确定测湿电路的设计方案；二是进行单片机核心电路的设计；三是对单片机及通信接口进行简单的概述；四是对所有的工作进行总结。 本次课题的设计系统的示意图如图1-1。 图1-1：系统示意图 湿度传感器HS1101是基于独特工艺设计的电容元件，这些相对湿度传感器可以大批量生产。可以应用于办公室自动化，车厢内空气质量控制，家电，工业控制系统等。它有以下几个显著的特点： 全互换性，在标准环境下不需校正 长时间饱和下快速脱湿 可以自动化焊接，包括波峰或水浸 高可靠性与长时间稳定性 专利的固态聚合物结构 可用于线性电压或频率输出回路 快速反应时间 HS1101的简单物照图如图2-1[5]。 图2-1：HS1101实物照 相对湿度在0%～100%RH范围内；电容量由162pF变到200pF,其误差不大于2%RH；响应时间小于5s；温度系统为0.04pF/℃。可见其精度是较高的。其湿度－电容响应曲线如图2-2： 图2-2：HS1101湿度－电容响应曲线 HS1101的一些常用参数如表2-1： 表2-1：HS1101常用参数 参数 符号 参数值 单位 工作温度 Ta -40～100 ℃ 储存温度 Tstg -40～125 ℃ 供电电压 Vs 10 Vac 湿度范围 RH 0～100 %RH 焊接时间@=260℃ t 10 S 湿度测量电路 HS1101电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。涉及如何将电容的变化量准确地转变为计算机易于接受的信号时，常用两种方法:一是将HS1101置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再A/D转换为数字信号;另一种是将HS1101置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之呈反比的电压频率信号，可直接被计算机所采集。 NE555时基电路 NE555是一个能产生精确定时脉冲的高稳度控制器，其输出驱动电流可达200mA.。在多谐振荡器工作方式时，其输出的脉冲占空比由两个外接电阻和一个外接电容确定；在单稳态工作方式时，其延时时间由一个外接电阻和一个外接电容确定，它可以延时数微秒到数小时。其工作电压范围为：4.5V16V。NE555的框图如图2-3所示[5]。 图2-3：NE555框图 基于555振荡电路的湿度测量电路设计 图2-4：测湿电路图 把HS1101和NE555同时接入电路中的电路设计原理图如图2-4所示。NE555电路功能的简单概括为:当6端和2端同时输入为“