基于MXT8051的低成本高性能温湿度记录仪的设计

　　系统总体结构设计

　　系统基于MXT8051混合信号微处理器来开发，兼具低成本和高性能，主要包括六个部分：MXT8051处理器、温度传感器及调理电路、湿度传感器及调理电路、LCD显示和PC机管理软件，系统原理框图如图1所示。

　　系统以控制芯片MXT8051为控制核心，MXT8051内部集成144段式LCD驱动和5个外部中断源，能够满足微控制系统中对于人机信息交互的需要;其独特的可调增益放大器、恒流源、放大器模拟模块，可为电阻式传感器(如压力、温度、光线)或其他生物传感器提供完备的数据转换和采集系统。测温电路采用PT100，采用恒流源测温方式。测湿电路使用HIH4000，这是一型具有激光调整互换型的容性变化的单片集成电路，其输出电压与RH值呈线性关系，精度高，响应时间快，漂移小。存储器使用AT24C1024，可存储1Mbit数据。控制芯片MXT8051按照上位机软件设定的记录间隔(2秒～24小时连续可调)采集温度和湿度，并将检测到的数据存储到AT24C1024中。温度湿度记录通过USB转串口与PC机连接，通过上位机软件可设定记录开始时间，记录间隔等。

　　温度检测电路

　　本项目设计目标为测量范围-40℃～100℃，测量精度±0.5℃，分辨率为±0.1℃，基于性价比考虑，采用线性度相对较好的PT100作为本项目的温度传感器。

　　温度测量采用恒流源测温方式，测量调理电路如图2、图3所示，采用MXT8051的片上资源。如图2所示，利用OP0、VREF1、VREF2和外部电阻820Ω构成恒流源为传感器PT100供电。 如图3所示，OP1、OP2与可控电阻网络一起组成一个差分输入的PGA。OP3起调零的作用。两个可调电阻由RESCON控制，且具有相同的阻值，调节范围为100～355kΩ。

　　OP2的输出为： VOP20=VREF1+(21+0.2×RESCON)×() (1)

　　其中RESCON为特殊功能寄存器RESCON的值。

　　OP3的输出为： VOP30=2×[VREF1+(21+0.2×RESCON)]×()-VDAC (2)

　　通过AD通道3测量OP3的输出电压，计算出相应的PT100电阻值，查表得出实际检测的温度。