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1、摘要:湿度测量在我们的生活及生产中扮演着越来越重要的角色,适当的湿度不但能让人们的生活更加舒适,也是生产优质产品的重要保障,而良好的湿度测量仪器则是实现这一目标的手段。本文介绍了以凌阳16位单片机SPCE061A为控制中心,配合LCD501液晶模组及HS1101电容式湿度传感器,通过SPCE061A的Feedback功能构成RC反馈振荡电路, 利用一个按键来启动湿度测量和语音播放。由于电容不能直接和SPCE061A的I/O口连接进行测量，所以需要一个电路模块，与SPCE061A的Feedback接口IOB2、IOB4、IOB3、IOB5连接实现从电容到频率的转换，完成湿度传感器从电容到频率的转
2、换,从而实现了湿度的测量。且当湿度值高于或低于设定值时有提示功能,利用按键可控制湿度值的播放及若干湿度值的存储。 该设计具有硬件电路相对简单、体积小、可靠性高、发音时间快、受环境影响小、容易读取、价格低廉等特点。关键词：SPCE061A 传感器 湿度 HS1101 FeedbackAbstract：Humidity measurement in our life and production plays a more and more important role, appropriate humidity can not only let peoples life more comforta
3、ble, but also an important guarantee of producing quality products and good humidity measuring instrument is the means to achieving this goal. This paper introduces the sunplus SPCE061A with 16-bit single chip for control center, with LCD501 LCD module and HS1101 capacitive moisture sensor, through
4、the SPCE061A Feedback function constitute RC Feedback oscillating circuit, complete humidity sensors to frequency conversion from capacitance, thus fulfilling the humidity measurement. And when humidity value above or below the setting, using the keys have prompt functions can be controlled humidity
5、 value play and certain humidity value of storage. This design has the hardware circuit was relatively simple, small size, high reliability, pronunciation time quick, environmental influences are small and easy to read, cheap price, etcKeywords: HS1101 SPCE061A sensor humidity Feedback 目 录1绪论11.1课题背
6、景及意义11.2国内外研究现状21.3本课题的研究内容和方法.31.3.1研究内容1.3.2 设计方法2系统硬件设计52.1湿度及其测量方法52.1.1、湿度定义2.1.2、湿度测量方法2.1.3、电子式湿度传感器的特点2.2 HS1101简介82.2.基本参数82.2.2、特性曲线92.2.3.电容式湿度传感器HS1101电路模块2.3 SPCE061A芯片简介112.4SPCE061A最小系统122.5 SPLC501液晶显示模组2.5.1主要功能与基本参数2.5.2 SPLC501 驱动控制器芯片2.5.3字模提取工具DM Tool2.5.4 SPLC501液晶显示模组电路原理图2.7
7、系统总电路图3 系统软件设计133.1 主程序流程133.2 按键扫描模块143.3 湿度测量程序流程153.4 液晶显示模块163.5 语音播放任意整数数据程序173.6 中断服务程序流程图184 结语20参考文献21致谢22231绪论在日常生活及科学研究中,常需要对环境温湿度等进行测量及控制,在常规的环境参数中,因为湿度往往受其他因素(如大气压强、温度等)的影响是较难准确测量的一个参数。随着科技的发展和对湿度认识的不断深入,湿度的测量技术和测量方法取得了飞速的发展,电子式湿度传感器及湿度测量技术也随之兴起,并取得了长足的发展。电容式相对湿度传感器是气候、过程湿度检测的主流、并能检测全湿度范
8、围,具有较好的温度特性,经常不用温度补偿就能测量较宽温度范围相对湿度。本系统就是利用电容式湿度传感器配合凌阳单片机实现具有语音功能人性化的测湿仪。1.1课题背景及意义湿度有绝对湿度、相对湿度、露点等多种表示方式。绝对湿度是单位体积空气中所含水蒸气的质量。一般用1立方米空气中所含水蒸气的克数来表示。对于干燥过程的控制热平衡的调整等，都必须了解绝对湿度。相对湿度为空气中实际所含水蒸气的密度与同温度下饱和水蒸气的百分比。它是一个无量纲的数。空气在一定温度时只能吸收一定的水汽，空气中的水蒸气达到饱和状态时的温度叫露点温度。湿度的测量具有一定的复杂性，人们熟知的毛发湿度计、干湿球湿度计等已不能满足现代要
9、求的实际需要，为此，人们研制了各种湿度传感器。湿度按其测量的原理，一般可分为电容型、电阻型、离子敏型、光强型、声表面波型等。湿润的空气才能保持生机盎然。为防止家具、木质装修、书籍或乐器老化、变形甚至干裂的情况发生，储存以上物品时室内湿度应保持在45%55%RH之间，而冬季北方家庭室内湿度仅为10%15%RH，干燥使我们可能带上20007000伏的高压静电，由于家用和办公电器的普及，静电更是无处不在。严重的静电会使人心情烦躁、头晕胸闷、鼻喉不适。只有有效的检测空气湿度后才能运用相应的方法调节空气湿度、有效消除静电、创造森林、海滨般清新的空气。可见空气湿度的检测对于我们身心健康和工作学习的重要性。
10、湿度监测在人们现实生活生产中应用日益广泛，在发电厂、纺织、食品、医药、建筑、仓库、农业大棚等众多的应用场所，对湿度的要求非常严格，因此能否有效的对这些领域的湿度进行实时监测和控制是一个必须解决的重要前提。语音湿度计系统是一个典型的单片机系统，了解其工作原理及其信号处理流程有利于研究更加复杂的嵌入式系统，以便将其更加广泛的应用。利用SPCE061A的Feedback功能给这种测量提供了很大的方便，利用固定电阻和电容式湿度传感器形成RC振荡电路，接在Feedback的输入和输出端，这样通过测量频率，很容易就能得到电容式湿度传感器的电容，根据标定值就可以得到测量湿度。该设计具有硬件电路相对简单、体积
11、小、可靠性高、发音时间快、受环境影响小、容易读取、价格低廉等特点。1.2国内外研究现状湿度测量在我们的生活及生产中扮演着越来越重要的角色,适当的湿度不但能让人们的生活更加舒适,也是生产优质产品的重要保障,而良好的湿度测量仪器则是实现这一目标的手段。在分析湿度测量仪器的市场需求、未来发展趋势的同时,我们要清醒地认识到,国内湿度测量仪器产业还面临着艰难的发展道路。作为湿度计的主要组成部分湿度传感器属于多学科交叉、技术密集的高技术产品，其技术水平决定于科学研究的水平，而我国在传感器研究方面科研投资偏低，科研设备落后，加之我国科研和生产脱机的现象，所以影响了传感器科研成果的转化，造成我国传感器产品综合
12、实力较低，阻碍了传感器产业的发展,进而阻碍了湿度计的发展。高分子传感器的研究始于1938年，由美国的达姆在金属丝状电极的上面涂一层聚乙烯醇和氯化锂的混合感湿膜，而研制出的浸涂式氯化锂湿度传感器。此后电解质、有极高分子、各种感湿材料组成的传感器相继出现。自从1978年芬兰Vaisala公司成功研制了Humicap以来，高分子湿度传感器优异性能在国际上获得了越来越多领域的承认，特别是湿度量程宽，响应时间短，湿滞回差小，制作简单，成本低等优点，成为其他湿度传感器激烈的竞争对象，在气象，纺织，集成电路，家用电器，食品加工及蔬菜保鲜等方面得到了广泛的应用。我国从1980年开始研制高分子湿度传感器。随着应
13、用的深入和扩展，我国研制的高分子湿度传感器的某些性能已经得到了很大的提高，有的接近或赶上了国外有的厂家生产的湿度传感器。敏感元件与传统元件的总体趋势是集成化、多功能化、智能化和系统化。传感器领域的主要技术正在现有基础上予以延伸和提高，加速新一代传感器的开发和产业化。由于湿度是比较难检测的物理量，而且检测湿度时湿度传感器必须直接暴露于待测环境中，因此至今还没制成抗污染，长期稳定可靠的湿度传感器。在今后比较长的一段时间内，开发具有抗污染和长期稳定性好的湿敏传感器仍然是一项重要的研究课题。1.3本课题的研究内容和方法1.3.1 研究内容本课题的总体思路是：通过湿度传感器将空气中的湿度值转换为电信号，
14、利用凌阳单片机作为系统的总控模块，凌阳单片机可以把由湿度检测电路检测出的电信号经A/D转换后的数据利用软件计算出湿度，再把数据传输到LED显示模块，实现湿度的显示，并把湿度通过喇叭播放出来。当湿度超出用户设定的范围时，本系统可以自动执行语音报警。1.3.2 设计方法对于湿度测量仪，除了具有一个控制器控制测量外，还需要测量器。本系统中采用SPCE061A作为控制器，电容式湿度传感器HS1101作为测量器，利用一个按键来启动湿度测量和语音播放。由于电容不能直接和SPCE061A的I/O口连接进行测量，所以需要一个电路模块，与SPCE061A的Feedback接口IOB2、IOB4、IOB3、IOB
15、5连接，实现从电容到频率的转换，系统的结构框图如图。图 1.1系统的结构框图SPCE061A单片机作为主控芯片，根据读到的键值判断是否启动测量，测量时负责读取Feedback电路的工作频率，根据频率计算HS1101的电容和它所在环境的湿度，并把湿度通过喇叭播放出来。2系统硬件设计2.1湿度及其测量方法2.1.1、湿度定义在计量法中规定，湿度定义为物象状态的量。日常生活中所指的湿度为相对湿度，用RH%表示。总言之，即气体中(通常为空气中)所含水蒸气量(水蒸气压)与其相同情况下饱和水蒸气量(饱和水蒸气压)的百分比。2.1.2、湿度测量方法从测试的输出参量上区分，湿度测量方法主要分为以下几类：利用物质几何尺寸变化的测湿法（伸缩法），干湿球法，冷凝露点法，氯化锂露点法，电湿度测量法（电阻法、电容法），电解法（库仑湿度计）以及其它测湿方法。这些测量方法读者可以找相关资料进行进一步了解，限于篇幅，这里不再赘述。下面重点介绍本系统中用到的电湿度测量法的特点。2.1.3、电子式湿度传感
