《电子技术应用》

用PIC MCU测量相对湿度原理设计

2016/12/12 14:00:00

如图所示,用一个具有容性响应的传感器和一只PIC微控制器(MCU)就可以构成一个相对湿度计

其中Humirel公司提供的HS1101型传感器的电容取值范围为162 ~202pF。

使用一个TLC555 CMOS 定时器作为振荡器,完成从电容到频率的转换,定时器的频率等式如下:F = 1.44/(RA + 2RB)×CX这里电阻RA和RB分别等于421 kΩ和42.4 kΩ,CX为传感器电容。接到定时器控制电压输入端的1MΩ电阻用来使与传感器温度系数相匹配的定时器内部温度系数失衡。

MCU测量输入信号周期,并将其转换为相对湿度数字读数。这通过MCU内部计数器(TMR1)和捕获/比较/脉宽调制模块(CCP)来实现的。

因为传感器的电容范围非常窄,信号的周期范围也会非常小,因此使用一个8.000MHz的晶振来获得0.5μs的指令周期。


图。

另外,CCP模块被配置成将输入电压分为4部分,这样就可以在由TLC555提供的不同周期中增加计数脉冲范围。PIC的CCP模块可以检测每4个或16个脉冲的上升或下降沿。

在这种情况下,CCP模块是按4个上升沿配置的。此检测事件存储在寄存器PIR1的CCP1IF标志位。当检测到第一个上升沿时此标志位被置位,通过软件使能TMR1开始计数。

随后该标志位必须被清除,等待检测第四个上升沿,然后停止定时器。现在必须将代表一个周期的总计数从存储器TMR1L和TMR1H分别转存到存储器CCPR1L和CCPR1H。

利用该数据,我们进一步从结果周期数中减去对应于湿度0%的周期数(在本例中,取十进制数62(3EH)) 以完成从周期数到相对湿度的转换。对应于湿度0%的周期数可以由制造商提供的等式和TLC555定时器产生的频率计算确定。

16位减法是通过首先对上述数值进行二进制补运算,然后将结果加到由TMR1得到的数据而实现的,这个算术运算的结果即对应于相对湿度。最后由MCU完成从二进制数到BCD码的转换。

二进制到BCD的转换使用三个外存储器:个、十、百位存储器,相对湿度(湿度百分比)被送到个位存储器,然后减10,由累加器W保存此运算结果。

通过测试状态寄存器的进位,我们可以知道运算结果是否大于10。如果小于10,则运算结果只有个位,不需要继续进行更多的比较运算,这样转换就仅限于于个位存储器。

如果运算结果大于10,十位存储器加1,十位存储器加1时个位存储器必须进行同样的减10运算。

当十位存储器等于10时,百位存储器加1。同样的运算处理一直进行下去,直到个位存储器的数小于10。转换结束时,每个存储器的结果便是BCD码,BCD码到七段数码的转换由子程序OPTABLE完成。

转换电路有一个四位多路共阴极LED显示器,要求采用一个多路转换程序来正确地显示读数。多路转换通过以200Hz的频率切换三个2N2222晶体管,一次激发一个显示单元的方式来实现。

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