基于MXT8051的低成本高性能溫濕度記錄儀的設計

　　濕度檢測電路

　　本文采用的濕度傳感器是Honeywell公司生產的HIH-4000。這是具有激光調整互換型容性變化的單片集成電路，其輸出電壓與RH值呈線性關系，精度高，響應時間快，漂移小, 典型工作電流僅為200mA，令HIH-4000 系列非常適合低功耗，電池工作的系統。在標準工作電壓(DC5V)和標準室溫(25℃)下，隨著RH值從0%到100%，對應的輸出電壓從0.96V到3.90V。本記錄儀使用單節鋰電池供電，而HIH-4000最佳工作電壓是5V，因此采用AIC1896進行升壓。使用AD通道1測量HIH-4000的工作電壓，AD通道2測量濕度輸出電壓，因為AD的參考電壓是1.26V，所以需要用300kΩ和100kΩ電阻進行分壓。濕度調理電路如圖4所示。

　　此時，相對濕度值計算公式如下：

　　(3)

　　V輸出是HIH-4000的濕度輸出電壓，V供電是HIH-4000的工作電壓。

　　數據存儲傳輸設計

　　記錄儀按照PC機管理軟件所設定的記錄間隔采集溫度、濕度，并記錄在EEPROM芯片AT24C1024上，記錄容量為65528組數據。為了對采集到的數據進行深入處理(如統計分析、打印存檔、繪制曲線圖表等)，需將數據從送至計算機開始進行分析。本系統中，MXT8051具有UART通信口，可通過USB轉串口芯片PL2303與PC機通信，使用以下通信協議：PC機命令組成(11個字節)：命令字、記錄儀ID、數據內容。記錄儀回應PC機的命令：命令字、記錄儀ID、數據內容、OK。

　　低功耗設計

　　溫濕度記錄儀需要長時間工作，并采用單節鋰電池供電，系統功耗是一個首要問題。本文采用以下幾方面的措施：系統使用低頻率的晶振，同時又要兼顧與PC機的通信速度，最終選擇1.8432MHz的晶振;系統平時處于待機狀態，MXT8051片上外設均停止工作，包括AD、PGA、給溫度傳感器供電的恒流源電路，當記錄時間間隔到時才啟動工作;濕度傳感器供電電路平時關閉，當記錄時間間隔到時才給濕度傳感器供電。

　　PC機管理軟件設計

　　PC機管理軟件是在Dephi環境下設計完成的，可運行于Windows 操作平臺，采用串口與記錄儀進行通信，使用了SPComm V2.5串口控件，降低了開發難度，大大增加了可靠性。軟件功能強大，使用方便，可通過列表顯示數據和繪制曲線分析圖，歷史數據可以查詢、保存和打印。軟件啟動時，首先對串口1到串口16發出查詢指令，檢測是否有設備連接，如果有設備則讀取該記錄儀內保存的數據，并通過列表和曲線圖表示出來。讀取出來的數據可以保存成文本或EXCEL格式。同時，可通過管理軟件對記錄儀進行配置，主要是調整記錄儀時間，包括記錄開始時間、記錄間隔、工作模式(溫度、濕度)等。