基于瑞萨单片机 R7F0C802 的温湿度传感器设计

　　2.2 温度测量电路

　　本系统中温度传感器采用 Microchip 公司生产的线性电压输出温度传感器TC1047A，其输出电压与测得的温度成线性比例。 TC1047A 可精确地测量从-40℃到+125℃之间的温度，其典型输出电压为 100mV(-40℃时)、 500mV (0℃时)、 750mV(+25℃时)和 1.75V(+125℃时)。 10mV/℃的输出电压的斜率响应允许传感器在宽温度范围内对温度进行测量。 TC1047A 输出电压与温度关系的特性曲线，请参见图 5。 电压-温度对应计算公式为： Vout =10mV/℃× (Temperature℃)+500mV。通过 A/D 转换，便可以计算出当前温度。本系统中使用 MCU 内部集成的 10 位 A/D，采集 TC1047A 输出的电压信号。实际使用中每个温度传感器的特性曲线与理论值略有不同，可自行标定，以确定实际的曲线斜率和截距。

　　2.3 湿度测量电路

　　湿度测量电路原理图，请参见图 6。本系统中湿度传感器采用法国 Humirel 公司生产的相对湿度传感器 HS1101LF。HS1101LF 湿度传感器是一种基于电容原理的湿度传感器，相对湿度的变化和电容值呈线性规律。 它在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。将 HS1101LF 置于 555 振荡电路中，将电容值的变化转为与之呈反比的电压频率信号，可直接被单片机所采集。

　　电容值随着空气湿度的变化而变化，因此将电容值的变化转换成频率的变化，即可进行有效的数据采集。由于 HS1101LF 采用电容构成材料，不允许直流方式供电，所以使用 555 定时器电路组成多稳态电路，具体电路分析如下：

　　uPC1 555 是瑞萨电子生产的一款能产生精确定时脉冲的高稳度控制器，其输出驱动电流可达 200mA，工作电压范围为： 4.5~16V。当电源接通时，由于定时器 THRES和 TRIG 脚的输入为“0”，则 OUT 脚输出为“1 ”;又由于 C3 两端电压为 0，故 VDD通过 R2 和 R8 对 C3 充电，当 C3 两端电压达到 2VDD/3 时，定时电路翻转，输出变为“0” ， 此时电容 C3 通过 R8 进行放电，当 C3 两端电压降低到 VDD/3 时，定时器又翻转，使输出变为“1 ”， VDD 又开始通过 R2 和 R8 对 C3 充电，如此周而复始，形成振荡。