基于单片机的多点湿度检测系统设计

　　1 引言

　　在日常生活中，空气湿度直接影响人的身体健康，空气过湿，将使人们感到沉闷和窒息，空气过燥，又会使人的口腔感到不适，甚至可能发生咽喉炎等疾病。因此湿度检测是十分必要的，本文对多地点湿度检测的系统进行了硬件和软件的设计。

　　2 系统功能设计

　　本文设计的湿度检测系统是单片机实时检测和自动控制的应用系统。系统的原理框图如图 1 所示，由多个传感器 HS1101 通过 TLC2543 模数转换芯片与单片机连接组成多通道湿度检测电路。单片机通过MAX232 芯片，RS232 接口与打印机连接，组成打印输出系统。由 SD2000 日历时钟芯片与 FM24C256 存储芯片共同给 AT89C51 提供时钟日历信号，而经单片机AT89C51 处理过的湿度信号通过串行中文图文显示模块输出到液晶显示屏。

　　3 系统组成

　　3.1 湿度检测电路(见图 2)

　　系统的湿度传感器采用高精度的HS110 系列电容式相对湿度传感器，在相对湿度为 0%~100%RH 范围内，电容量由 162pF 变到 200pF 时，其误差不大于±2%RH，有极好的线性输出，受温度的影响很小。HS1101的容值随着湿度的变化而线性地变化，通过信号检测和转换电路将变化的电容转换成与之对应的变化的电压，再由 A/D 转换器把模拟电压信号转换为数字信号并送入到单片机中。单片机对采集到的信号进行滤波处理并通过查表得到实际测量的湿度值，之后通过单片机的外部接口电路显示该湿度值，或通过其与上位机的接口把此值送入到上位机进行保存及打印等操作。

　　系统 A/D 转换电路采用美国 TI 公司 11 路模拟量输入，12 位串行 A/D 转换器 TLC2543，使用开关电容逐次逼近技术完成 A/D 转换过程。由于是串行输入结构，能够节省单片机 I/O 资源，且价格适中。它通过一个 3 态输出端(DATAOUT)和 2 个输入端(包括 I/OCLOCK(I/O 时钟)和 CS(片选))与 AT89C51 的P1.4~P1.7 接口相连。该转换器具有零值设定端 REF-和满度值设定端 REF+，可满足本系统需要对输入模拟量上下限进行设定的要求，同时该器件具有最多 11路的模拟量输入功能，因而可使本系统实现最多 11 路的湿度测量功能。HS1101 的输出可直接与 TLC2543的模拟输入端相连。

　　本设计要求采用多通道的测量技术, 实现多地点湿度的测量，利用单片机快速处理的能力，采用分时处理技术，实现多通道的功能。多通道技术的实现有两种方式，一种为对各个传感器单独逐个进行数据的采集，当采集到不为当前所选通道的数据时，置该电路数据为 1，而所选通道的数据则能被单片机所读出;另一种方法即为对所有的传感器进行统一的单独编址，对通道数据采集时只是输入相应的地址码即可实现。在本系统设计中采用这种准确、简单的方法来实现多通道检测功能。