一種濕度檢測電路的設計

摘要：濕度是工農業生產和人民日常生活非常重要的環境因素，為了達到穩定、高亮度和快速的顯示，采用電容式濕度傳感器和單片機結合的方法設計了濕度檢測電路，給出了傳感器、單片機、A／D轉換、顯示等元器件和單元電路選擇和設計的依據。檢測時，濕度傳感器HM1500感受濕度變換成電信號送ADC0809轉換后經單片機C51處理，由MAX7219控制顯示。檢測電路具有原理清楚、結構簡單、靈敏度高、穩定性好以及高亮度數碼顯示等特點。
關鍵詞：濕度；傳感器；檢測電路；ADC0809

0 引言
隨著現代工農業技術發展以及人們對生活環境和質量要求的提高，濕度的測量和控制顯得日益重要起來。如在具有粉塵作業和電子產品生產的車間里當濕度小而產生靜電時，常會發生爆炸事故；在大規模集成電路生產過程中，當濕度低于30％時，容易產生靜電而影響生產；倉庫濕度過大，會使存放的物資變質或變壞；在農業的育苗、栽培、生產、保鮮等方面也都需要對濕度進行測量與控制。另外，為了使人們的生活環境舒適，必須對濕度進行檢測和控制。
濕度常用相對濕度來表示。它是指空氣中實際所含水蒸氣的分壓Pw和同溫度下飽和水蒸氣的分壓Pw的百分比，即：


1 電路組成及工作原理
濕度檢測電路由濕度傳感器、A／D轉換電路、主機電路、顯示電路組成，原理框圖如圖1所示。

濕度傳感器HM1500將檢測到的濕度信號轉換成電壓信號，經放大后送入A／D轉換器，并通過A／D轉換器將模擬信號轉換成單片機需要的數字信號，經單片機處理后，通過顯示電路顯示。

2 單元電路選擇與設計
2．1 濕度傳感器
這里，濕度傳感器采用美國Humirel公司生產的HM1500，它是電壓輸出式集成傳感器，有GND，Ucc(+5 V電源端)、Uo(電壓輸出端)3個引腳。內部包含由HS1101型濕敏電容構成的橋式振蕩器、低通濾波器和放大器，能輸出與相對濕度成線性關系的直流電壓信號。輸出阻抗為70 Ω，適合與ADC單片機相連。測量范圍的0～100％RH，輸出電壓范圍為1～4V，精度為±3％RH，靈敏度為25mV／RH，溫度系數為0．1RH／℃。
輸出電壓的計算公式：
Uo=1.079+0.2568 RH (2)
2．2 A／D轉換電路
A／D轉換器采用ADC0809，它是8位8通道逐次逼近式轉換器，由一個8路模擬開關，一個地址鎖存與譯碼器，一個8位轉換器和一個三態輸出鎖存器組成。它有八路模擬量輸入端，在多路開關的控制下，任一瞬間只能由一路模擬量經模擬通道輸入到A／D轉換器中的比較器。對輸入電壓范圍要求為0～5 V，HM1500的電壓輸出范圍在1～4 V，因此電路中不需要設置放大電路。
ADC0809與AT89C51的連接如圖2所示，連接時需要地址鎖存器74LS373。