用PIC MCU測量相對濕度

如圖所示，用一個具有容性響應(yīng)的傳感器和一只PIC微控制器(MCU)就可以構(gòu)成一個相對濕度計。

其中Humirel公司提供的HS1101型傳感器的電容取值范圍為162 ~202pF。

使用一個TLC555 CMOS 定時器作為振蕩器，完成從電容到頻率的轉(zhuǎn)換，定時器的頻率等式如下：F = 1.44/(RA + 2RB)×CX這里電阻RA和RB分別等于421 kΩ和42.4 kΩ，CX為傳感器電容。接到定時器控制電壓輸入端的1MΩ電阻用來使與傳感器溫度系數(shù)相匹配的定時器內(nèi)部溫度系數(shù)失衡。

MCU測量輸入信號周期，并將其轉(zhuǎn)換為相對濕度數(shù)字讀數(shù)。這通過MCU內(nèi)部計數(shù)器(TMR1)和捕獲/比較/脈寬調(diào)制模塊(CCP)來實現(xiàn)的。

因為傳感器的電容范圍非常窄，信號的周期范圍也會非常小，因此使用一個8.000MHz的晶振來獲得0.5μs的指令周期。

圖。

另外，CCP模塊被配置成將輸入電壓分為4部分，這樣就可以在由TLC555提供的不同周期中增加計數(shù)脈沖范圍。PIC的CCP模塊可以檢測每4個或16個脈沖的上升或下降沿。

在這種情況下，CCP模塊是按4個上升沿配置的。此檢測事件存儲在寄存器PIR1的CCP1IF標志位。當檢測到第一個上升沿時此標志位被置位，通過軟件使能TMR1開始計數(shù)。

隨后該標志位必須被清除，等待檢測第四個上升沿，然后停止定時器。現(xiàn)在必須將代表一個周期的總計數(shù)從存儲器TMR1L和TMR1H分別轉(zhuǎn)存到存儲器CCPR1L和CCPR1H。

利用該數(shù)據(jù)，我們進一步從結(jié)果周期數(shù)中減去對應(yīng)于濕度0%的周期數(shù)(在本例中，取十進制數(shù)62(3EH)) 以完成從周期數(shù)到相對濕度的轉(zhuǎn)換。對應(yīng)于濕度0%的周期數(shù)可以由制造商提供的等式和TLC555定時器產(chǎn)生的頻率計算確定。

16位減法是通過首先對上述數(shù)值進行二進制補運算，然后將結(jié)果加到由TMR1得到的數(shù)據(jù)而實現(xiàn)的，這個算術(shù)運算的結(jié)果即對應(yīng)于相對濕度。最后由MCU完成從二進制數(shù)到BCD碼的轉(zhuǎn)換。

二進制到BCD的轉(zhuǎn)換使用三個外存儲器：個、十、百位存儲器，相對濕度(濕度百分比)被送到個位存儲器，然后減10，由累加器W保存此運算結(jié)果。

通過測試狀態(tài)寄存器的進位，我們可以知道運算結(jié)果是否大于10。如果小于10，則運算結(jié)果只有個位，不需要繼續(xù)進行更多的比較運算，這樣轉(zhuǎn)換就僅限于于個位存儲器。

如果運算結(jié)果大于10，十位存儲器加1，十位存儲器加1時個位存儲器必須進行同樣的減10運算。

當十位存儲器等于10時，百位存儲器加1。同樣的運算處理一直進行下去，直到個位存儲器的數(shù)小于10。轉(zhuǎn)換結(jié)束時，每個存儲器的結(jié)果便是BCD碼，BCD碼到七段數(shù)碼的轉(zhuǎn)換由子程序OPTABLE完成。

轉(zhuǎn)換電路有一個四位多路共陰極LED顯示器，要求采用一個多路轉(zhuǎn)換程序來正確地顯示讀數(shù)。多路轉(zhuǎn)換通過以200Hz的頻率切換三個2N2222晶體管，一次激發(fā)一個顯示單元的方式來實現(xiàn)。