用PIC MCU測(cè)量相對(duì)濕度

如圖所示，用一個(gè)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(gè)相對(duì)濕度計(jì)。

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(gè)TLC555 CMOS 定時(shí)器作為振蕩器，完成從電容到頻率的轉(zhuǎn)換，定時(shí)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(shí)器控制電壓輸入端的1MΩ電阻用來(lái)使與傳感器溫度系數(shù)相匹配的定時(shí)器內(nèi)部溫度系數(shù)失衡。

MCU測(cè)量輸入信號(hào)周期，并將其轉(zhuǎn)換為相對(duì)濕度數(shù)字讀數(shù)。這通過(guò)MCU內(nèi)部計(jì)數(shù)器(TMR1)和捕獲/比較/脈寬調(diào)制模塊(CCP)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

因?yàn)閭鞲衅鞯碾娙莘秶浅Ｕ?，信?hào)的周期范圍也會(huì)非常小，因此使用一個(gè)8.000MHz的晶振來(lái)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(jì)數(shù)脈沖范圍。PIC的CCP模塊可以檢測(cè)每4個(gè)或16個(gè)脈沖的上升或下降沿。

在這種情況下，CCP模塊是按4個(gè)上升沿配置的。此檢測(cè)事件存儲(chǔ)在寄存器PIR1的CCP1IF標(biāo)志位。當(dāng)檢測(cè)到第一個(gè)上升沿時(shí)此標(biāo)志位被置位，通過(guò)軟件使能TMR1開始計(jì)數(shù)。

隨后該標(biāo)志位必須被清除，等待檢測(cè)第四個(gè)上升沿，然后停止定時(shí)器?，F(xiàn)在必須將代表一個(gè)周期的總計(jì)數(shù)從存儲(chǔ)器TMR1L和TMR1H分別轉(zhuǎn)存到存儲(chǔ)器CCPR1L和CCPR1H。

利用該數(shù)據(jù)，我們進(jìn)一步從結(jié)果周期數(shù)中減去對(duì)應(yīng)于濕度0%的周期數(shù)(在本例中，取十進(jìn)制數(shù)62(3EH)) 以完成從周期數(shù)到相對(duì)濕度的轉(zhuǎn)換。對(duì)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(shí)器產(chǎn)生的頻率計(jì)算確定。

16位減法是通過(guò)首先對(duì)上述數(shù)值進(jìn)行二進(jìn)制補(bǔ)運(yùn)算，然后將結(jié)果加到由TMR1得到的數(shù)據(jù)而實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果即對(duì)應(yīng)于相對(duì)濕度。最后由MCU完成從二進(jìn)制數(shù)到BCD碼的轉(zhuǎn)換。

二進(jìn)制到BCD的轉(zhuǎn)換使用三個(gè)外存儲(chǔ)器：個(gè)、十、百位存儲(chǔ)器，相對(duì)濕度(濕度百分比)被送到個(gè)位存儲(chǔ)器，然后減10，由累加器W保存此運(yùn)算結(jié)果。

通過(guò)測(cè)試狀態(tài)寄存器的進(jìn)位，我們可以知道運(yùn)算結(jié)果是否大于10。如果小于10，則運(yùn)算結(jié)果只有個(gè)位，不需要繼續(xù)進(jìn)行更多的比較運(yùn)算，這樣轉(zhuǎn)換就僅限于于個(gè)位存儲(chǔ)器。

如果運(yùn)算結(jié)果大于10，十位存儲(chǔ)器加1，十位存儲(chǔ)器加1時(shí)個(gè)位存儲(chǔ)器必須進(jìn)行同樣的減10運(yùn)算。

當(dāng)十位存儲(chǔ)器等于10時(shí)，百位存儲(chǔ)器加1。同樣的運(yùn)算處理一直進(jìn)行下去，直到個(gè)位存儲(chǔ)器的數(shù)小于10。轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，每個(gè)存儲(chǔ)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(gè)四位多路共陰極LED顯示器，要求采用一個(gè)多路轉(zhuǎn)換程序來(lái)正確地顯示讀數(shù)。多路轉(zhuǎn)換通過(guò)以200Hz的頻率切換三個(gè)2N2222晶體管，一次激發(fā)一個(gè)顯示單元的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。