基于MXT8051的低成本高性能溫濕度記錄儀的設(shè)計

　　濕度檢測電路

　　本文采用的濕度傳感器是Honeywell公司生產(chǎn)的HIH-4000。這是具有激光調(diào)整互換型容性變化的單片集成電路，其輸出電壓與RH值呈線性關(guān)系，精度高，響應(yīng)時間快，漂移小, 典型工作電流僅為200mA，令HIH-4000 系列非常適合低功耗，電池工作的系統(tǒng)。在標(biāo)準(zhǔn)工作電壓(DC5V)和標(biāo)準(zhǔn)室溫(25℃)下，隨著RH值從0%到100%，對應(yīng)的輸出電壓從0.96V到3.90V。本記錄儀使用單節(jié)鋰電池供電，而HIH-4000最佳工作電壓是5V，因此采用AIC1896進(jìn)行升壓。使用AD通道1測量HIH-4000的工作電壓，AD通道2測量濕度輸出電壓，因為AD的參考電壓是1.26V，所以需要用300kΩ和100kΩ電阻進(jìn)行分壓。濕度調(diào)理電路如圖4所示。

　　此時，相對濕度值計算公式如下：

　　(3)

　　V輸出是HIH-4000的濕度輸出電壓，V供電是HIH-4000的工作電壓。

　　數(shù)據(jù)存儲傳輸設(shè)計

　　記錄儀按照PC機(jī)管理軟件所設(shè)定的記錄間隔采集溫度、濕度，并記錄在EEPROM芯片AT24C1024上，記錄容量為65528組數(shù)據(jù)。為了對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入處理(如統(tǒng)計分析、打印存檔、繪制曲線圖表等)，需將數(shù)據(jù)從送至計算機(jī)開始進(jìn)行分析。本系統(tǒng)中，MXT8051具有UART通信口，可通過USB轉(zhuǎn)串口芯片PL2303與PC機(jī)通信，使用以下通信協(xié)議：PC機(jī)命令組成(11個字節(jié))：命令字、記錄儀ID、數(shù)據(jù)內(nèi)容。記錄儀回應(yīng)PC機(jī)的命令：命令字、記錄儀ID、數(shù)據(jù)內(nèi)容、OK。

　　低功耗設(shè)計

　　溫濕度記錄儀需要長時間工作，并采用單節(jié)鋰電池供電，系統(tǒng)功耗是一個首要問題。本文采用以下幾方面的措施：系統(tǒng)使用低頻率的晶振，同時又要兼顧與PC機(jī)的通信速度，最終選擇1.8432MHz的晶振;系統(tǒng)平時處于待機(jī)狀態(tài)，MXT8051片上外設(shè)均停止工作，包括AD、PGA、給溫度傳感器供電的恒流源電路，當(dāng)記錄時間間隔到時才啟動工作;濕度傳感器供電電路平時關(guān)閉，當(dāng)記錄時間間隔到時才給濕度傳感器供電。

　　PC機(jī)管理軟件設(shè)計

　　PC機(jī)管理軟件是在Dephi環(huán)境下設(shè)計完成的，可運行于Windows 操作平臺，采用串口與記錄儀進(jìn)行通信，使用了SPComm V2.5串口控件，降低了開發(fā)難度，大大增加了可靠性。軟件功能強大，使用方便，可通過列表顯示數(shù)據(jù)和繪制曲線分析圖，歷史數(shù)據(jù)可以查詢、保存和打印。軟件啟動時，首先對串口1到串口16發(fā)出查詢指令，檢測是否有設(shè)備連接，如果有設(shè)備則讀取該記錄儀內(nèi)保存的數(shù)據(jù)，并通過列表和曲線圖表示出來。讀取出來的數(shù)據(jù)可以保存成文本或EXCEL格式。同時，可通過管理軟件對記錄儀進(jìn)行配置，主要是調(diào)整記錄儀時間，包括記錄開始時間、記錄間隔、工作模式(溫度、濕度)等。