用PIC MCU测量相对湿度原理设计

    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。