一种湿度检测电路的设计

摘要：湿度是工农业生产和人民日常生活非常重要的环境因素，为了达到稳定、高亮度和快速的显示，采用电容式湿度传感器和单片机结合的方法设计了湿度检测电路，给出了传感器、单片机、A／D转换、显示等元器件和单元电路选择和设计的依据。检测时，湿度传感器HM1500感受湿度变换成电信号送ADC0809转换后经单片机C51处理，由MAX7219控制显示。检测电路具有原理清楚、结构简单、灵敏度高、稳定性好以及高亮度数码显示等特点。
关键词：湿度；传感器；检测电路；ADC0809

0 引言
随着现代工农业技术发展以及人们对生活环境和质量要求的提高，湿度的测量和控制显得日益重要起来。如在具有粉尘作业和电子产品生产的车间里当湿度小而产生静电时，常会发生爆炸事故；在大规模集成电路生产过程中，当湿度低于30％时，容易产生静电而影响生产；仓库湿度过大，会使存放的物资变质或变坏；在农业的育苗、栽培、生产、保鲜等方面也都需要对湿度进行测量与控制。另外，为了使人们的生活环境舒适，必须对湿度进行检测和控制。
湿度常用相对湿度来表示。它是指空气中实际所含水蒸气的分压Pw和同温度下饱和水蒸气的分压Pw的百分比，即：


1 电路组成及工作原理
湿度检测电路由湿度传感器、A／D转换电路、主机电路、显示电路组成，原理框图如图1所示。

湿度传感器HM1500将检测到的湿度信号转换成电压信号，经放大后送入A／D转换器，并通过A／D转换器将模拟信号转换成单片机需要的数字信号，经单片机处理后，通过显示电路显示。

2 单元电路选择与设计
2．1 湿度传感器
这里，湿度传感器采用美国Humirel公司生产的HM1500，它是电压输出式集成传感器，有GND，Ucc(+5 V电源端)、Uo(电压输出端)3个引脚。内部包含由HS1101型湿敏电容构成的桥式振荡器、低通滤波器和放大器，能输出与相对湿度成线性关系的直流电压信号。输出阻抗为70 Ω，适合与ADC单片机相连。测量范围的0～100％RH，输出电压范围为1～4V，精度为±3％RH，灵敏度为25mV／RH，温度系数为0．1RH／℃。
输出电压的计算公式：
Uo=1.079+0.2568 RH (2)
2．2 A／D转换电路
A／D转换器采用ADC0809，它是8位8通道逐次逼近式转换器，由一个8路模拟开关，一个地址锁存与译码器，一个8位转换器和一个三态输出锁存器组成。它有八路模拟量输入端，在多路开关的控制下，任一瞬间只能由一路模拟量经模拟通道输入到A／D转换器中的比较器。对输入电压范围要求为0～5 V，HM1500的电压输出范围在1～4 V，因此电路中不需要设置放大电路。
ADC0809与AT89C51的连接如图2所示，连接时需要地址锁存器74LS373。