引言 隨著時代的發展，數字化家居控制系統的出現使得人們可以通過手機或者互聯網在任何時候、任意地點對家中的任意電器進行遠程控制，同時也可以對室內的空氣溫度、濕度、質量進行監測和調節。 在常規的環境參數檢測中，濕度是最難準確測量的一個參數。這是因為測量濕度要比測量溫度復雜得多，溫度是個獨立的被測量，而濕度卻受其他因素（大氣壓強、溫度）的影響。本文選用一種具有獨特工藝設計、價格較低廉的、高精度、極好的線性輸出的HSll01做為濕度傳感器．較好的實現了對空氣濕度的測量。并予以顯示。 1 HSl 101簡介 HSll01是法國Humirel公司推出的一款電容式相對濕度傳感器。該傳感器可廣泛應用于辦公室、家庭、汽車駕駛室、和工業過程控制系統等，對空氣濕度進行檢測。與其他產品相比，有著顯著的優點： ◆無需校準的完全互換性： ◆長期飽和狀態，瞬間脫濕： ◆適應自動裝配過程，包括波峰焊接、回流焊接等； ◆具有高可靠性和長期穩定性： ◆特有的固態聚合物結構： ◆適用于線性電壓輸出和線性頻率輸出兩種電路； ◆響應時間快。 1．1基本參數 基本參數如表l所示。默認測量溫度‘rct=25～C，測量時HSll01工作頻率為10Khzo 1．2特性曲線 如圖1。測量溫度Tα=25。C，測量時HSll01工作頻率為10Khzo 從特性曲線曲線圖上我們可以看出，HSll01具有極好的線性輸出。可以近似看成相對濕度值與電容值成比例。因此在測量過程中，采集電容值即可。 2測量電路 2．1濕度定義 濕度指的是相對濕度。用%RH表示。即氣體中（通常為空氣中）所含水蒸氣量（水蒸氣壓）與其空氣在相同情況下飽和水蒸氣量（飽和水蒸氣壓）的百分比。 2．2測量原理 HSll00濕度傳感器是一種基于電容原理的濕度傳感器，相對濕度的變化和電容值呈線性規律。在自動測試系統中，電容值隨著空氣濕度的變化而變化，因此將電容值的變化轉換成電壓或頻率的變化，才能進行有效地數據采集。用555集成電路組成振蕩電路，HSl 100濕度傳感器充當振蕩電容，從而完成濕度到頻率的轉換。 2．3測量方法 HSll01濕敏傳感器是采用側面開放式封裝，只有兩個引腳，有線性電壓輸出和線性頻率輸出兩種電路。在使用時，將2腳接地，這里選用頻率輸出電路。該傳感器采用電容構成材料，不允許直流方式供電。所以我們使用555定時器電路組成單穩態電路。具體電路分析如下。 電源電壓工作范圍是UCC=+3．5～+12V。利用一片CMOS定時器TLC555．配上HSll01和電阻R2、R4構成單穩態電路，將相對濕度值變化轉換成頻率信號輸出。輸出頻率范圍是7351-6033Hz，所對應的相對濕度為0～100%。當RH=55%時，f=6660Hz。輸出的頻率信號可送至數字頻率計或控制系統，經整理后送顯示。R3為輸出端的限流電阻，起保護作用。通電后．電源沿著Uc→R4→R2→C對HSl 101充電。經過t1時間后濕敏電容的壓降Uc就被充電到TI～C555的高觸發電平（Uh=0．67Ucc），使內部比較器翻轉，OUT的輸出變成低電平。然后C開始放電，放電回路為C→R2→D→內部放電管地。經過t2時間后，Uc降到低觸發電平（Ul=0．33Ucc），內部比較器再次翻轉，使OUT端的輸出變成高電平。這樣周而復始的進行充、放電，形成了振蕩。充電、放電時間計算公式分別為：tl=C（R2+R4）ln2；t2=CR21n2；輸出波形的頻率（f）和占空比（D）的計算公式如下：f=1／T=1／（t1+t2）=1／C（2R2+R4）ln2；D=tl／T=t1／t1+t2=R2+R4／（2R2+R4）；通常取R4《R2，使D≈50%，輸出接近于方波。例如，取人R2=567kQ，R4=49．9kΩ。 濕度傳感器只是保證傳感探頭的精度，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HSll01溫度系數相匹配，Rl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）。為了保證達到6660Hz／55%,R2與555電路選取參照如下表： 當RH=55%、TA=+25℃時，典型輸出方波頻率與相對濕度的數據對照見表3。 2．4與微處理器IPC2132接口 LPC2132是一種支持實時仿真和跟蹤的16／32位基于ARM7TDMI-S內核的CPU，并帶有64KB嵌入的高速FLASH存儲器。LPC2132的實時仿真和跟蹤功能方便了代碼調試，降低了開發成本。并且I／O口能夠接受5V容限。整個濕度傳感器由于采用頻率輸出電路，接口簡單，可直接與LPC2132普通I／0對接，這里選用PO．6腳做為頻率測量接口。 3軟件設計 軟件設計主要完成對HSl 101在單位時間內的頻率測量。軟件設計采用端口掃描方式，間隔8S開始測量，測量時間為1S。統計單位時間內脈沖的個數，與表3對照，確定濕度值的范圍，并將濕度值通過LCD顯示。為了保證測量精度，可以取3次以上測量數據，求平均值后，作為最終送顯示數據。微處理器工作晶體選用12．000MHz。程序代碼采用嵌入式C語言編寫，經在ADSl．2編譯環境中進行編譯后，移植到微處理器內執行。軟件主要測量代碼如下，并給出了詳細注釋。 Do ｛ IODIR0=10DIROIRO＆OXOfffffbf： ／／p0．6設置成輸入 d0 ／／讀IO口寄存器 ｛ if（（IOPIN0&（1<<0x06））==0x00000000） break： ／／檢測0電平 ｝ while（1）； Do ｛ if（（IOPIN0&（1<<0x06））!=Ox00000000） break： ／／檢測l電平 ｝while（1）； fdat++： ／／累積1S時間內脈沖個數 ｝ while（pt8s％8==0）； ／／間隔8S測量一次 fdat——； time（1）； ／／延時必須保留 if（（fdat>6033）&（fdat<6187））rhb=90； ／／將測量數值轉換為對應百分比，1％一100％ if（（fdat>6186）&（fdat<6331））rhb=80； if（（fdat>6330）&（fdat<6469））rhb=70； if（（fdat>6468）&（fdat<6601））rhb=60； if（（fdat>6600）&（fdat<6729））rhb=50； if（（fdat>6728）&（fdat<6854））rhb=40； if（（fdat>6853）&（fdat<6977））rhb=30； if（（fdat>6976）&（fdat<7101））rhb=20； if（（fdat>7100）&（fdat<7225））rhb=10； if（fdat>7224）rhb=00： lhb=fdat％100： ／／對測量數值取低兩位 time（1）； ／／處理需要等待一段時間，否則lhb=0 if（（rhb==60）\\（rhb==70）\\（rhb==90））lhb=lhb／13： ／／對低兩位數值取個位， else if（rhb==80）lhb=lhb／1 4； else lhb=lhb／12； time（1）； rhb=rhb+lhb； ／／將數據合成一起，送顯示 fdat=Ox00000000；／／清0，為下次準備 ｝ 4結語 由于HSll01采用獨特的電容式單元設計，具有響應速度快、體積小、線性度好、較穩定等優點，我們將HSll01用在智能家居控制系統中，完成對空氣濕度的測量，經長期應用，性能達到了穩定可靠，同時也實現了對低成本的要求。