烟雾传感器 5.docx
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烟雾传感器5
电容式湿度传感器HS1101介绍及应用电路
hs1101
HS1101湿度传感器采用专利设计的固态聚合物结构，具有响应时间快、高可靠性和长期稳定性特点，不需要校准的完全互换性。
HS1101湿度传感器在电路中等效于一个电容器Cx，其电容随所测空气的湿度增大而增大，在相对湿度为0%-100%RH的范围内，电容的容量由160pF变化到200pF，其误差不大于±2%RH，响应时间小于5s，温度系数为0.04pF/℃。
如图2所示，将该湿敏电容Cx置于555振荡电路之中，将电容的变化转换为与之成反比的电压频率信号，该频率信号可以直接被微控器采集。
振荡电路的两个暂稳态输出频率变化的方波信号（图3中U4的3脚输出）的高电平时间为
此主题相关图片如下11.gif：
输出低电平时间为
此主题相关图片如下12.gif：
因此输出方波信号的周期为
此主题相关图片如下13.gif：
即
此主题相关图片如下14.gif：
HS1101湿度测量电路及程序
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2009-3-1210:
35:
23
温度检测采用HS1101型温度传感器，HS1101是HUMIREL公司生产的变容式相对湿度传感器，采用独特的工艺设计。
HS1101测量湿度采用将HS1101置于555振荡电路中，将电容值的变化砖换成电压频率信号，可以直接被微处理器采集。
设计的电路如图1所示。
此主题相关图片如下hs1101-0903110.jpg：
图1湿度测量电路
555芯片外接电阻R57，R58与HS1101，构成对HS1101的充电回路。
7端通过芯片内部的晶体管对地短路实现对HS1101的放电回路，并将引脚2，6端相连引入到片内比较器，构成一个多谐波振荡器，其中，R57相对于R58必须非常的小，但决不能低于一个最小值。
R51是防止短路的保护电阻。
HS1101作为一个变化的电容器，连接2和6引脚。
引脚作为R57的短路引脚。
HS1101的等效电容通过R57和R58充电达到上限电压（近似于0.67 VCC，时间记为T1），这时555的引脚3由高电平变为低电平，然后通过R58开始放电，由于R57被7引脚内部短路接地，所以只放电到触发界线（近似于0.33 VCC，时间记为T2），这时555芯片的引脚3变为高电平。
通过不同的两个电阻R19，R20进行传感器的不停充放电，产生方波输出。
充电、放电时间分别为
此主题相关图片如下hs1101-0903111.jpg：
输出波形的频率和占空比的计算公式如下：
此主题相关图片如下hs1101-0903112.jpg：
由此可以看出，空气相对湿度与555芯片输出频率存在一定线性关系。
表2给出了典型频率湿度关系（参考点：
25℃，相对湿度：
55%，输出频率：
6.208kHz）。
可以通过微处理器采集555芯片的频率，然后查表即可得出相对湿度值。
为了更好提高测量精度，将采用下位机负责采集频率，将频率值送入上位机进行分段处理。
此主题相关图片如下hs1101-0903113.jpg：
将555OUT接到51单片机的T1脚上，部分程序如下：
#include"reg51.h"
#defineucharunsignedchar
#defineuint unsignedint
uchar tem0,tem1;
uchar temp0,temp1;
uint f=0; //初值
/****************************************************************************
*名称：
timer0（）
*功能：
定时器1，每50000us中断一次。
*入口参数：
****************************************************************************/
voidtimer0（）interrupt1
{
EA=0;
TR0=0;
TR1=0;
TL0=0xFF; //重装值 定时50000us OX4BFFH
TH0=0x4B;
tem0=TL1; //读数
tem1=TH1;
TL1=0x00; //定时器1清零
TH1=0x00;
f=1; //作标注位
TR0=1;
TR1=1;
EA=1;
}
/****************************************************************************
*名称：
timer1（）
*功能：
计数器，用于计数将555输出的频率，以计数相对湿度。
*入口参数：
****************************************************************************/
voidtimer1（）interrupt3 //T1中断，表示计数的频率溢出，超出了可测量的频率范围，显然在这里不可能。
所以重新启动。
{
EA=0;
TR0=0;
TR1=0;
TL0=0x00; //重装值 定时50000us
TH0=0x4C;
TL1=0x00; //定时器1清零
TH1=0x00;
TR0=1;
TR1=1;
EA=1;
}
voidInit_timer（）
{
TMOD=0x51; //01010001定时器0在模式1下工作16位定时器,定时方式 定时器1在模式1下工作16位计数器，T1负跳变加1
TL0=0x00; //定时器0初值定时50000us
TH0=0x4C;
TL1=0x00; //定时器1清零
TH1=0x00;
ET0=1; //使能定时器0中断
ET1=1; //使能定时器1中断
EA=1; //使能总中断
TR0=1; //开始计时
TR1=1;
}
voidtran（）
{
f=tem1;
f=（f<<8）|tem0;
f=f*20; //这里f的值是最终读到的频率，不同频率对于不同相对湿度。
if（（5623<=f）&&（f<=6852）） //相对湿度在有效范围内（0％－－100%）
{
if（（6734 {temp0=0; temp1=（6852-f）*10/118;}
if（（6618 {temp0=1;temp1=（6734-f）*10/116; }
if（（6503 {temp0=2;temp1=（6618-f）*10/115; }
if（（6388 {temp0=3;temp1=（6503-f）*10/115; }
if（（6271 {temp0=4;temp1=（6388-f）*10/117; }
if（（6152 {temp0=5;temp1=（6271-f）*10/119; }
if（（6029 {temp0=6;temp1=（6152-f）*10/123; }
if（（5901 {temp0=7;temp1=（6029-f）*10/128; }
if（（5766 {temp0=8;temp1=（5901-f）*10/135; }
if（（5623 {temp0=9;temp1=（5766-f）*10/143; }
}
else
{
temp0=0;temp1=0;
}
}
voidmain（）
{
uchar i,k;
uchar count;
Init_timer（）;
count=0;
while
（1）
{
for（i=0;i<200;i++）
for（k=0;k<200;k++）; //延时
tran（）;
temp0&=0x0F;
temp1&=0x0F;
temp0=temp0<<4;
count=temp0|temp1;
Ddisp（count）;
}
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