基于瑞薩單片機 R7F0C802 的溫濕度傳感器設計

　　其工作循環中的充電時間為： TH=ln2× (R2+R8)× C3

　　放電時間為： TL = ln2× R8× C3

　　輸出脈沖頻率為： f=1/(TH+TL)=1/(C3× (R2+2× R8)× ln2)

　　占空比為： D=(R2+R8)/(R2+2× R8)

　　為了使輸出脈沖占空比接近 50%， R2 應遠遠小于 R8。當外界濕度變化時，HS1101LF 兩端電容值發生改變，從而改變定時電路的輸出頻率。因此只要測出 555的輸出頻率，并根據濕度與輸出頻率的關系，即可求得環境的濕度。 R4 為輸出端的限流電阻，起保護作用。

　　濕度傳感器只是保證傳感器的精度，在實際使用中，綜合精度除了與濕度傳感器本身元件有關，還與外圍電路的器件選擇相關。為了與 HS1101LF 溫度系數相匹配， R2數值應取為 1 %精度，且最大溫漂不超過 100ppm(ppm：百萬分之一，表示當溫度變化1 ℃，所對應的電阻相對變化量)。 555 電路輸出的頻率與相對濕度對應關系表請參見表1。

　　實際使用中可調節電位器 RV1 的阻值，使電路輸出頻率與上述表格相對應。本系統中使用 R7F0C802 的 16 位定時器陣列單元通道 0 的輸入脈沖間隔測量模式，進行頻率的測量。

　　2.4 電壓檢測電路

　　由于此單片機 A/D 轉換器的基準電壓為 MCU 供電電壓，為使 A/D 轉換的結果更加準確，需要實時檢測系統的當前電壓。本系統使用瑞薩電子生產的 2.4V 穩壓管(NNCD2.4DA)產生穩定的電壓，通過 MCU 的 A/D 轉換功能，推測出當前的系統電壓，從而為溫度傳感器輸出信號提供 A/D 基準電壓值。

　　3 軟件流程

　　軟件處理流程圖，請參見圖 7。控制器與系統間采用異步串行通信方式，波特率為 9600bps， 1 位開始位， 8 位數據位，無校驗位， 1 位停止位， LSB 優先。 傳輸協議請參見表 2。

　　校驗和數據按如下計算：

　　D9 = 00H - D0 - D1 - D2 - D3- D4 - D5- D6 - D7- D8(忽略借位，僅低 8 位)

　　例：控制器發送指令 AAH

　　系統返回數據： 55H 21H 00H 02H 05H 05H 04H 03H 00H 70H

　　即溫度： +25.5℃，濕度 43.0%RH。

　　4 結論

　　基于 HS1101 LF 和 TC1047A 及瑞薩單片機 R7F0C802 設計的溫濕度傳感器功耗低、線性度高、年漂移量小、體積小， 而且可在寬溫度、全濕度范圍內進行測量， 無須溫度補償，提高了傳感器的精度，所以有很大的推廣價值。