自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)方向設(shè)計(jì)報(bào)告-基于HS1101的濕度測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì).doc

西南科技大學(xué)專(zhuān)業(yè)方向設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱(chēng)： 自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)方向設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 基于hs1101的濕度測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào): 班 級(jí)： 自動(dòng)化0801班 指導(dǎo)教師： 起止日期： 2011.11.072011.11.30 西南科技大學(xué)信息工程學(xué)院制20方 向 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)學(xué)生班級(jí)： 自動(dòng)化0801班 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 20085019 設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 基于hs1101的濕度測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 起止日期： 2011.11.072011.11.30 指導(dǎo)教師： 朱玉玉 設(shè)計(jì)要求：一、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1、使用hs1101傳感器完成濕度測(cè)量電路。 2、設(shè)計(jì)電容/頻率（c/f）轉(zhuǎn)換電路、頻率/電壓（f/v）轉(zhuǎn)換、減法電路及v/i轉(zhuǎn)換電路。 3、完成必要的電路仿真 4、搭建電路調(diào)試二、基本要求1、測(cè)量范圍0100%rh，精度小于5%2、分析結(jié)果。方 向 設(shè) 計(jì) 學(xué) 生 日 志時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容2011.11.09聯(lián)系指導(dǎo)老師，熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容及基本要求11.1011.15查閱相關(guān)資料及構(gòu)建設(shè)計(jì)方向框架2011.11.16聯(lián)系指導(dǎo)老師就方向設(shè)計(jì)框架答疑11.1711.20搭建各模塊硬件仿真電路（c/f轉(zhuǎn)換、f/v轉(zhuǎn)換、a/d轉(zhuǎn)換及顯示電路）11.2111.22a/d轉(zhuǎn)換軟件控制及數(shù)碼管顯示軟件控制程序調(diào)試2011.11.23聯(lián)系指導(dǎo)老師就整體硬件和軟件仿真電路提出改進(jìn)建議11.2411.25撰寫(xiě)專(zhuān)業(yè)方向設(shè)計(jì)報(bào)告基于hs1101的濕度測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 摘要：此濕度測(cè)量?jī)x是基于電容式濕度傳感器hs1101和單片機(jī)at89s51對(duì)濕度測(cè)量并通過(guò)四位共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示。hs1101是電容式濕度傳感器，在不同的濕度環(huán)境下呈現(xiàn)出不同的電容值。在0%100%rh濕度范圍內(nèi)，電容從163pf變化到202pf，測(cè)量誤差為2%rh。為了反映出其電容的變化，本系統(tǒng)采用ne555多諧震蕩電路產(chǎn)生不同的頻率，同時(shí)將頻率通過(guò)lm331轉(zhuǎn)換為電壓并通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換位數(shù)字量，單片機(jī)采集到a/d轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與計(jì)算，得出當(dāng)前的濕度并送給數(shù)碼管顯示。關(guān)鍵詞：hs1101；c/f轉(zhuǎn)換；f/v轉(zhuǎn)換；a/d轉(zhuǎn)換；at89s51design of humidity measurer based on hs1101abstract: the humidity measurer is based on moisture sensor of capacitive - hs1101 and scm -at89s51 for humidity measurement and displayed by a total of four anode digital tube. hs1101 is moisture sensor of capacitive which presents different capacitance in different air humidity. the capacitance changed from 163pf to202pf while the humidity changed within the scope of 0% 100% rh and error of measurement is only 2% rh. in order to reflect the change of capacitance, the system own different frequency through the flip-flop circuit of ne555 and convert frequency to voltage through lm331 and then conversion into digital quantity by a/d conversion. scm calculate the data and then send the humidity to digital tube to display. keywords: hs1101；c/f conversion；f/v switching；a/d conversion；at89s51目 錄一、設(shè)計(jì)目的和意義2二、控制要求21、設(shè)計(jì)內(nèi)容22、基本要求2三、設(shè)計(jì)方案論證21、總體方案設(shè)計(jì)22、系統(tǒng)主要單元選擇與論證3(1)振蕩電路單元模塊選擇與論證3(2)f/v轉(zhuǎn)換單元模塊選擇與論證3(3)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元模塊選擇與論證3(4)顯示單元模塊選擇與論證3四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)31、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3(1)濕度的測(cè)量3(2)濕度/頻率轉(zhuǎn)換電路（線(xiàn)性頻率輸出式相對(duì)濕度測(cè)量電路）5(3)頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路6(4)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路8(5) 顯示單元電路112、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)12(1)系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)12(2)數(shù)據(jù)處理子程序和數(shù)碼管顯示子程序12(3)a/d轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì)13五、設(shè)計(jì)結(jié)果及分析13六、結(jié)束語(yǔ)14參考文獻(xiàn)15附錄1 系統(tǒng)整體電路圖16附錄2 程序代碼17一、設(shè)計(jì)目的和意義本課程設(shè)計(jì)是為自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生開(kāi)設(shè)的必修課，是對(duì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的一次綜合訓(xùn)練。其目的是讓學(xué)生得到一次進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐鍛煉，不僅培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和扎實(shí)的實(shí)踐技能、良好的工程意識(shí)，并在設(shè)計(jì)中學(xué)會(huì)如何發(fā)現(xiàn)、分析和解決工程實(shí)踐問(wèn)題的技能和方法，將所學(xué)知識(shí)綜合應(yīng)用于工程實(shí)踐中，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，既有助于鞏固同學(xué)們所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)能力、提高綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，同時(shí)也為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。二、控制要求1、設(shè)計(jì)內(nèi)容 (1) 、使用hs1101傳感器完成濕度測(cè)量電路；(2) 、設(shè)計(jì)電容/頻率（c/f）轉(zhuǎn)換電路、頻率/電壓（f/v）轉(zhuǎn)換、減法電路及v/i轉(zhuǎn)換電路；(3) 、完成必要的電路仿真；(4) 、搭建電路調(diào)試。2、基本要求(1) 、測(cè)量范圍0100%rh，精度小于5%；(2) 、分析結(jié)果。三、設(shè)計(jì)方案論證1、總體方案設(shè)計(jì)本課題所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)有三個(gè)原則：1、操作簡(jiǎn)便，為了利于系統(tǒng)的推廣，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分采用操作內(nèi)置或簡(jiǎn)化的方法。2、可靠性，本系統(tǒng)所有的環(huán)節(jié)中，都應(yīng)該有著可靠性的思想，從選用可靠性高的元器件；供電電源采用抗干擾措施；進(jìn)行多向?yàn)V波等作為出發(fā)點(diǎn)。3、性?xún)r(jià)比，本課題所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的核心是單片機(jī)，它本身有著多個(gè)優(yōu)勢(shì)，要使得系統(tǒng)能夠廣泛地應(yīng)用，在充分考慮可靠性的同時(shí)，盡可能降低成本，提高系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比。本次課題的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的示意圖如圖1。圖1 系統(tǒng)示意圖2、系統(tǒng)主要單元選擇與論證(1)振蕩電路單元模塊選擇與論證ne555 （timer ic）為8腳時(shí)基集成電路，它是屬于555系列的計(jì)時(shí)ic的其中的一種型號(hào)，555系列ic的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)ic，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號(hào)。它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜，故為本系統(tǒng)的最優(yōu)方案。(2)f/v轉(zhuǎn)換單元模塊選擇與論證lm331是一種廉價(jià)的精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器，采用了新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)（-55+125）都有極高的精度，而且其轉(zhuǎn)換的線(xiàn)性精度高達(dá)0.01、功耗低（5v單電源時(shí)典型值為15mw）、動(dòng)態(tài)范圍寬、滿(mǎn)量程頻率范圍寬(1hz100khz),故為該系統(tǒng)的最優(yōu)方案。(3)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元模塊選擇與論證方案一：采用a/d轉(zhuǎn)換芯片icl7107，icl7107是高性能、低能耗的三位半a/d轉(zhuǎn)換器電路。它包含有七段譯碼器、顯示驅(qū)動(dòng)器參考源和時(shí)鐘電路，但引腳較多，共有40個(gè)引腳，而且icl7107需要直接接數(shù)碼管，故本系統(tǒng)不采用。方案二：采用集成a/d轉(zhuǎn)換器adc0801，adc0801是較流行的中速單通道8為全mos a/d轉(zhuǎn)換器，它內(nèi)部含有時(shí)鐘電路，只需外接一個(gè)電阻和電容就可自身提供時(shí)鐘信號(hào)，而且引腳較少，控制較為簡(jiǎn)單。因此，本方案為首選方案。綜上所述，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元模塊選擇方案二。(4)顯示單元模塊選擇與論證方案一：采用12864液晶模塊顯示測(cè)得的數(shù)據(jù)，可顯示較多組的數(shù)據(jù)，字體較大，可清晰讀數(shù)，但12864液晶模塊價(jià)格昂貴，接線(xiàn)復(fù)雜，故不采用。方案二：采用四位共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示所測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)碼管接線(xiàn)簡(jiǎn)單方便，同時(shí)也能滿(mǎn)足顯示需要，價(jià)格遠(yuǎn)低于12864液晶。因此，本方案為首選方案。綜上所述，顯示模塊選擇方案二。四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)(1)濕度的測(cè)量本系統(tǒng)采用hs1101作為濕度傳感器，hs1101是美國(guó)humirel公司新推出的濕敏電容，采用了固態(tài)聚合物（solid polymer）專(zhuān)利技術(shù)，能夠成不同輸出形式的相對(duì)濕度檢測(cè)電路，還可用作濕度補(bǔ)償。hs1101的性能特點(diǎn)a、測(cè)量范圍是（0100）rh。在55rh下的標(biāo)稱(chēng)電容量為180pf,允許有3pf的偏差。溫度系數(shù)為+0.04pf/。在（3375）rh范圍內(nèi)的平均靈敏度為0.34pf/rh。b、產(chǎn)品具有良好的互換性。在標(biāo)準(zhǔn)條件下（10、+25），更換hs1101時(shí)不需要重新標(biāo)定。c、既可以構(gòu)成線(xiàn)性電壓輸出電路，亦可組成線(xiàn)性頻率輸出電路。由它們組成振蕩電路時(shí)，振蕩頻率范圍是5khz100khz，典型值為10khz。d、響應(yīng)速度快（響應(yīng)時(shí)間為5s）,恢復(fù)時(shí)間短（10s），長(zhǎng)期穩(wěn)定性好（年漂移量?jī)H為1.5rh），濕度滯后量為1.5。e、供電電壓一般選+5v，最高不超過(guò)+10v。+5v供電時(shí)漏電流僅為1na。工作溫度范圍是-40+100。hs1101的工作原理圖2示出某典型產(chǎn)品的電容量與相對(duì)濕度的響應(yīng)曲線(xiàn)，其測(cè)試條件為工作頻率f=100khz，室溫=+25。量濕敏電容在55rh下的電容量為，如圖2可見(jiàn)，該產(chǎn)品的=181.5pf。當(dāng)相對(duì)濕度從0變化到100時(shí)，就從163pf增加到202pf。圖2 某典型產(chǎn)品的電容量與相對(duì)濕度的響應(yīng)曲線(xiàn)當(dāng)rh55時(shí)，可按下式對(duì)電容量進(jìn)行修正： (1)利用式(1)不難驗(yàn)證，當(dāng) =181.5pf、rh分別等于0、100時(shí)，c依次為163.4pf、201.6pf。這與從圖2上所查到的結(jié)果完全一致。當(dāng)工作頻率f10時(shí)，應(yīng)按下式計(jì)算實(shí)際電容量： (2)式中，頻率單位是，允許工作頻率范圍是5100。舉例說(shuō)明，當(dāng)時(shí)，利用式(2)計(jì)算出；當(dāng)時(shí)，。(2)濕度/頻率轉(zhuǎn)換電路（線(xiàn)性頻率輸出式相對(duì)濕度測(cè)量電路）hs1101將濕度變化轉(zhuǎn)換為電容變化，再將電容的變化轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)的變化。本設(shè)計(jì)應(yīng)用了有ne555定時(shí)器組成的典型的多諧振蕩電路。線(xiàn)性頻率輸出式相對(duì)濕度測(cè)量電路如圖3所示，利用一片cmos定時(shí)器ne555，配上hs1101和電阻、構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路，將相對(duì)濕度轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào)。輸出頻率范圍是73516033，所對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度為0100。當(dāng)rh=55時(shí)，=6660。輸出頻率信號(hào)可送至數(shù)字頻率計(jì)或單片機(jī)系統(tǒng)，測(cè)量并顯示出相對(duì)濕度值。為輸出端的限流電阻，起保護(hù)作用。圖3 線(xiàn)性頻率輸出式相對(duì)濕度測(cè)量電路通電后，電源沿著電源地的途徑給c充電，經(jīng)過(guò)時(shí)間后濕敏電容的壓降就被充電到ne555的高觸發(fā)電平，使內(nèi)部比較器翻轉(zhuǎn)，q端的輸出變成低電平。然后開(kāi)始放電，放電回路為端內(nèi)部放電管地。經(jīng)過(guò)時(shí)間，降至低觸發(fā)電平，內(nèi)部比較器再次翻轉(zhuǎn)，使q端輸出高電平。這樣周而復(fù)始的進(jìn)行充、放電，就形成了震蕩。充電、放電時(shí)間分別為 (3) (4) 輸出波形的頻率()和占空比(d)的計(jì)算公式如下： (5) (6) 通常取，使，輸出接近于方波。例如，取、時(shí)，d=52。當(dāng)時(shí)，由式(5)求出，這與6660hz（典型值）非常接近。、時(shí)，輸出方波頻率與相對(duì)濕度的數(shù)據(jù)對(duì)照見(jiàn)表1。表1 輸出方波頻率與相對(duì)濕度的數(shù)據(jù)對(duì)照表rh/()0102030405060708090100f/hz73517224710069766853672866006468633061866033當(dāng)時(shí)，可利用下式對(duì)輸出頻率進(jìn)行修正： (7)舉例說(shuō)明，當(dāng)rh=0時(shí)，由式(7)計(jì)算出=1.1038=1.10386660hz=7351.3hz。同理，當(dāng)rh=100時(shí)，=0.9059=6033.3hz。這與表1中給出的數(shù)據(jù)相吻合。(3)頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路將濕度信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)后，由于a/d轉(zhuǎn)換的信號(hào)是電壓信號(hào)，所以必須將頻率信號(hào)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。頻率電壓（f/v）轉(zhuǎn)換采用了lm331。 lm331概述lm331是美國(guó)ns公司生產(chǎn)的性?xún)r(jià)比比較高的集成芯片，可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器、a/d轉(zhuǎn)換器、線(xiàn)性頻率調(diào)制解調(diào)、長(zhǎng)時(shí)間積分器及其他相關(guān)器件。采用了新的能隙基準(zhǔn)電路，在工作溫度范圍內(nèi)和4v電源電壓范圍內(nèi)有極高的精度。lm331動(dòng)態(tài)范圍寬，可達(dá)到100db;線(xiàn)性度好，最大非線(xiàn)性失真小于0.01%，工頻降低到0.1hz時(shí)也能保證較好的現(xiàn)行；變化精度高，數(shù)字分辨率可達(dá)到12位外接電路簡(jiǎn)單，只需要介入幾個(gè)外部元件就很容易構(gòu)成v/f獲f/v轉(zhuǎn)換。 lm331內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4 lm331內(nèi)部結(jié)構(gòu)由圖4所示，lm331主要有輸入比較器、定時(shí)比較器、r-s觸發(fā)器、復(fù)零晶體管、能隙基準(zhǔn)電路、精密電流源電路、電流開(kāi)關(guān)、輸出保護(hù)管、輸出驅(qū)動(dòng)管等部分組成。輸出驅(qū)動(dòng)管采用集電極開(kāi)路形式，可以通過(guò)選擇邏輯電流和外接電阻靈活改變輸出脈沖的邏輯電平。lm331可以采用雙電源或單電源供電，工作電壓4.040v,輸出高達(dá)40v，而且可以有效防止vcc短路。 工作原理分析由f/v轉(zhuǎn)換原理圖知，輸入脈沖經(jīng)過(guò)、組成的微分電路加到輸入比較器的反向輸入端，同相輸入端經(jīng)過(guò)、分壓加了大約直流電壓，而反向輸入端加了直流電壓。當(dāng)輸入脈沖下降沿到來(lái)時(shí)，經(jīng)過(guò)、組成的微分電路形成的負(fù)脈沖加到反向輸入端，當(dāng)幅值大于時(shí)，輸入比較器輸出高電平，使r-s觸發(fā)器置位，此時(shí)電流開(kāi)關(guān)打向右邊，電流源對(duì)充電。而復(fù)零晶體管截止，通過(guò)對(duì)充電，當(dāng)兩端電壓達(dá)到的時(shí)候，定時(shí)比較器輸出高電平，使r-s觸發(fā)器復(fù)位，電流開(kāi)關(guān)打向左邊，通過(guò)放電，同時(shí)復(fù)零晶體管導(dǎo)通，迅速放電，完成一次充放電過(guò)程，下降沿脈沖來(lái)時(shí)重復(fù)上述過(guò)程。圖5 f/v轉(zhuǎn)換原理圖由分析可知充電時(shí)間由、決定，充電電流大小由決定，輸入頻率越高，積累電荷越多，輸出電壓越高（兩端電壓），實(shí)現(xiàn)了f/v轉(zhuǎn)換。由v/f轉(zhuǎn)換電路分析得出公式可知： (8)電容不宜選擇太小，應(yīng)該保證輸入脈沖經(jīng)過(guò)微分以后有足夠的幅值來(lái)觸發(fā)輸入比較器，但小些有利于提高轉(zhuǎn)換電路抗干擾能力。和組成低通濾波器。大些會(huì)使紋波小些，而小些，當(dāng)頻率變化時(shí)，輸出響應(yīng)快些。(4)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由于單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)只能是數(shù)字量，而經(jīng)lm331轉(zhuǎn)換后的電壓值為連續(xù)的模擬量，故需要通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換先將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后再送經(jīng)單片機(jī)p1口。本系統(tǒng)采用的a/d轉(zhuǎn)換器為adc0801。 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片adc0801引腳圖及功能介紹adc0801各引腳的功能如下：a、1()、2()和3()腳為輸入控制端，都是低電平有效。為輸入片選信號(hào)，時(shí)，選中此芯片，可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。為輸出允許信號(hào)，轉(zhuǎn)換完成后，允許外電路取走轉(zhuǎn)換結(jié)果。為輸入啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)，時(shí)，啟動(dòng)芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖6 adc0801引腳圖b、 4()腳為外部時(shí)鐘脈沖輸入端，時(shí)鐘脈沖頻率的典型值為640 khz。c、 5()腳為輸出控制端，低電平有效。當(dāng)一次轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，自動(dòng)由高電平變?yōu)榈碗娖剑酝ㄖ渌O(shè)備(如計(jì)算機(jī))來(lái)取結(jié)果。下一次轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)，又自動(dòng)由低電平變?yōu)楦唠娖?。adc0801的一次轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100 us。 e、 6()和 7()腳為模擬信號(hào)輸入端，是輸入級(jí)差分放大電路的兩個(gè)輸入端。如果輸入電壓為正，則從6腳輸入，7腳接地；如果為負(fù)，則反之。f、 8()腳為模擬信號(hào)接地端。g、 9()腳為外接參考電壓輸入端，其值約為輸入電壓范圍的二分之一。當(dāng)輸入電壓為05 v時(shí)，此端通常不接，而由芯片內(nèi)部提供參考電壓。 h、 10()腳為數(shù)字信號(hào)接地端。 i、 1118()腳為八位數(shù)字量的輸出端，由三態(tài)鎖存器輸出，因此數(shù)據(jù)輸出可以采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。 j、 19()腳為內(nèi)部時(shí)鐘脈沖端。由內(nèi)部時(shí)鐘脈沖發(fā)生器提供時(shí)鐘脈沖，但要外接一個(gè)電阻r和一個(gè)電容c，如圖7所示。內(nèi)部時(shí)鐘脈沖的頻率為 (9)當(dāng)、時(shí)， 。內(nèi)部時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生后，也可以從19端輸出，供同一系統(tǒng)中其他芯片使用。 k、 20( )腳為電源端，。 adc0801應(yīng)用利用adc0801進(jìn)行一次a/d轉(zhuǎn)換，其工作過(guò)程為：先由外電路給片選端輸入一個(gè)低電平，選中此芯片使之進(jìn)入工作狀態(tài)，此時(shí)輸出為高電平，表示轉(zhuǎn)換沒(méi)有完成，芯片輸出為高阻態(tài)。和為高電平時(shí)芯片不工作。當(dāng)外電路給端輸入一個(gè)低電平時(shí)啟動(dòng)芯片，正式開(kāi)始a/d轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后，輸出為低電平，允許外電路取走d0d7數(shù)據(jù)，此時(shí)外電路使和為高電平，a/d轉(zhuǎn)換停止。外電路取走數(shù)據(jù)后，使為低電平，表示數(shù)據(jù)已取走。若要再進(jìn)行一次a/d轉(zhuǎn)換，則重復(fù)上述控制轉(zhuǎn)換過(guò)程。圖7 adc0801應(yīng)用接線(xiàn)圖圖7所示電路是adc0801連續(xù)轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)：使和端接地，允許電路開(kāi)始轉(zhuǎn)換：因?yàn)椴恍枰怆娐啡∞D(zhuǎn)換結(jié)果，也使和端接地，此時(shí)在時(shí)鐘脈沖控制下，對(duì)輸入電壓進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。八位二進(jìn)制輸出端接至八個(gè)發(fā)光二極管的陰極。輸出為高電平的輸出端，其對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管不亮；輸出為低電平的輸出端，其對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管就亮。通過(guò)發(fā)光二極管的亮、滅，就可知道a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果。改變輸入模擬電壓的值，可以得到不同的二進(jìn)制輸出值。圖8 a/d轉(zhuǎn)換及單片機(jī)接口電路圖8是本系統(tǒng)中adc0801及單片機(jī)接口電路。(5) 顯示單元電路經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送到單片機(jī)p1口，經(jīng)單片機(jī)處理后便可送到數(shù)碼管顯示。當(dāng)濕敏電容容值為163pf時(shí)，由hs1101特性知rh值為0%，而此時(shí)a/d轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)值為0a5h；當(dāng)濕敏電容容值為202pf時(shí)，由hs1101特性知rh值為100%，此時(shí)a/d轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)值為85h；濕度變化與a/d轉(zhuǎn)換輸出數(shù)值近似呈線(xiàn)性關(guān)系，故可得到實(shí)際濕度計(jì)算公式如下： (10)由于at89s51單片機(jī)用匯編語(yǔ)言編程不能處理浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，故將對(duì)濕度計(jì)算值進(jìn)行近似處理，將計(jì)算所得到的值直接送到數(shù)碼管顯示即可。2、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)(1)系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)圖9 系統(tǒng)主程序(2)數(shù)據(jù)處理子程序和數(shù)碼管顯示子程序圖10 數(shù)據(jù)處理子程序和數(shù)碼管顯示子程序(3)a/d轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì)圖11 a/d轉(zhuǎn)換子程序五、設(shè)計(jì)結(jié)果及分析當(dāng)hs1101容值為163pf時(shí)，系統(tǒng)顯示濕度為0%rh；當(dāng)hs1101容值為182pf時(shí)，系統(tǒng)顯示濕度為50%rh；當(dāng)hs1101容值為202pf時(shí)，系統(tǒng)顯示濕度為100%rh。這與理論數(shù)據(jù)非常接近，誤差能保持在2%rh,精度小于5%rh。系統(tǒng)測(cè)得的相對(duì)濕度值與hs1101容值數(shù)據(jù)對(duì)照表如表2：表2 系統(tǒng)所測(cè)相對(duì)濕度值與hs1101容值數(shù)據(jù)對(duì)照表c(hz)163167170174177181184189194198202rh/(%)092131405059718190100表中數(shù)據(jù)與通過(guò)公式計(jì)算所得結(jié)果非常接近，誤差很小，實(shí)用性較強(qiáng)。由于c/f轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的方波頻率較高，減緩了cpu的掃描速度，因此數(shù)碼管顯示在仿真時(shí)會(huì)出現(xiàn)閃爍，但在實(shí)物中不會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似現(xiàn)象，不會(huì)造成影響。六、結(jié)束語(yǔ)本溫濕度計(jì)的制作基本上達(dá)到了題目要求的技術(shù)指標(biāo)，濕度為0-100%，濕度測(cè)量誤差為3%；課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握單片機(jī)的開(kāi)發(fā)技術(shù)是十分重要的。從最開(kāi)始的方案分析設(shè)計(jì)、到后來(lái)的系統(tǒng)分析選擇，再到最后系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，本人從中學(xué)到了不少知識(shí)，也積累了很多系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，使得我自己對(duì)電子設(shè)計(jì)有了一個(gè)比較全面的了解，讓我真正體會(huì)了設(shè)計(jì)的基本思路和構(gòu)架。參考文獻(xiàn)1 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