用PIC MCU測量相對濕度

如圖所示，用一個(gè)具有容性響應的傳感器和一只PIC微控制器(MCU)就可以構成一個(gè)相對濕度計。

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相匹配的定時(shí)器內部溫度系數失衡。

MCU測量輸入信號周期，并將其轉換為相對濕度數字讀數。這通過(guò)MCU內部計數器(TMR1)和捕獲/比較/脈寬調制模塊(CCP)來(lái)實(shí)現的。

因為傳感器的電容范圍非常窄，信號的周期范圍也會(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數脈沖范圍。PIC的CCP模塊可以檢測每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。此檢測事件存儲在寄存器PIR1的CCP1IF標志位。當檢測到第一個(gè)上升沿時(shí)此標志位被置位，通過(guò)軟件使能TMR1開(kāi)始計數。

隨后該標志位必須被清除，等待檢測第四個(gè)上升沿，然后停止定時(shí)器?，F在必須將代表一個(gè)周期的總計數從存儲器TMR1L和TMR1H分別轉存到存儲器CCPR1L和CCPR1H。

利用該數據，我們進(jìn)一步從結果周期數中減去對應于濕度0%的周期數(在本例中，取十進(jìn)制數62(3EH)) 以完成從周期數到相對濕度的轉換。對應于濕度0%的周期數可以由制造商提供的等式和TLC555定時(shí)器產(chǎn)生的頻率計算確定。

16位減法是通過(guò)首先對上述數值進(jìn)行二進(jìn)制補運算，然后將結果加到由TMR1得到的數據而實(shí)現的，這個(gè)算術(shù)運算的結果即對應于相對濕度。最后由MCU完成從二進(jìn)制數到BCD碼的轉換。

二進(jìn)制到BCD的轉換使用三個(gè)外存儲器：個(gè)、十、百位存儲器，相對濕度(濕度百分比)被送到個(gè)位存儲器，然后減10，由累加器W保存此運算結果。

通過(guò)測試狀態(tài)寄存器的進(jìn)位，我們可以知道運算結果是否大于10。如果小于10，則運算結果只有個(gè)位，不需要繼續進(jìn)行更多的比較運算，這樣轉換就僅限于于個(gè)位存儲器。

如果運算結果大于10，十位存儲器加1，十位存儲器加1時(shí)個(gè)位存儲器必須進(jìn)行同樣的減10運算。

當十位存儲器等于10時(shí)，百位存儲器加1。同樣的運算處理一直進(jìn)行下去，直到個(gè)位存儲器的數小于10。轉換結束時(shí)，每個(gè)存儲器的結果便是BCD碼，BCD碼到七段數碼的轉換由子程序OPTABLE完成。

轉換電路有一個(gè)四位多路共陰極LED顯示器，要求采用一個(gè)多路轉換程序來(lái)正確地顯示讀數。多路轉換通過(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。