专利名称：利用单片机端口检测环境湿度的方法及单片机的制作方法
技术领域：
本发明涉及单片机控制领域，尤其涉及一种利用单片机端口测量环境湿 度的方法及单片机。
背景技术：
在一般的加湿/除湿控制器里都需要测量湿度、在现有技术中，都是通过湿敏传感器采集模拟的湿度变化信号，并通过A/D转换电路将所述模拟信号 转换为符合单片机控制逻辑的数字信号。由于所述A/D转换电路需要耗费一 定的硬件成本，从而导致控制电路的整体成本比较高、产品的利润空间和市 场竞争力较低。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种利用单片机端口检测环境湿度 的方法，该方法无需通过AD转换电路获取环境湿度，能降低产品成本，提高产品的利润空间和市场竞争力。本发明进一步所要解决的技术问题是提供一种利用自身端口检测环境湿度的单片机，所述单片机无需通过AD转换电路获取环境湿度，能降低产品成本，提高产品的利润空间和市场竞争力。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案 一种利用单片机端口检测环境湿度的方法，该方法包括以下步骤 模拟信号采集步骤，通过湿敏电阻对连接在单片机端口上的电容进行充 电和放电，并记录所述充电过程耗费的时间；阻抗计算步骤，根据记录的时间计算所述湿敏电阻的阻抗；査表步骤，查找预设的阻抗和湿度对应关系表，获得所述阻抗对应的环 境湿度。本发明还公开了相应的利用自身端口检测环境湿度的单片机，其特征在于，所述单片机包括有模拟信号采集单元，用于通过湿敏电阻对连接在单片机端口上的电容进行充电和放电，并记录所述充电过程耗费的时间；阻抗计算单元，与所述模拟信号采集单元相连，用于根据其记录的时间 计算所述湿敏电阻的阻抗；存储单元，用于存储预设的阻抗和湿度对应关系表；查询单元，与所述阻抗计算单元和存储单元相连，用于在所述存储单元 中査找预设的阻抗和湿度对应关系表，获得所述阻抗对应的环境湿度。 本发明的有益效果是本发明的实施例通过对电容进行充放电来采集湿度信号，从而省去了 AD 转换电路，降低了产品成本，提高了产品的利润空间和市场竞争力。 下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
图1是本发明提供的利用单片机端口检测环境湿度的方法一个实施例的 硬件电路原理图。图2是本发明提供的利用单片机端口检测环境湿度的方法一个实施例的 方法流程图。图3是本发明提供的利用自身端口检测环境湿度的单片机一个实施例的 组成结构图。
具体实施方式
参考图1，该图是本发明提供的利用单片机端口检测环境湿度的方法一 个实施例的硬件电路原理图；该图是一种现有技术中常见的电路连接图，如 图所示，单片机的三个端口 P51、 P52、 P53分别通过电阻R101、 R102、 R103、 R104连接到开关CN101的两端，而电容C101 —端与开关CN101的1端连 接、另一端接地，等效为湿敏电阻的湿敏传感器Rx则连接在开关CNlOl的 两端(图中未示出)。下面参考图2详细描述本实施例。如图所示，本实施例主要包括以下步骤模拟信号采集步骤Sl,通过湿敏电阻对连接在单片机端口上的电容进行 充电和放电，并记录所述充电过程耗费的时间；阻抗计算步骤S2，根据记录的时间计算所述湿敏电阻的阻抗；査表步骤S3，査找预设的阻抗和湿度对应关系表，获得所述阻抗对应的 环境湿度，其中，所述湿敏电阻的阻抗和湿度对应关系表作为预设的数据贮 存在单片机内。具体实现时，所述模拟信号采集步骤S1具体包括 充电步骤将单片机的端口 P53置为输出状态、端口 P52和P51置为输入状态，端 口 P53输出高电平Vh (》0.85VDD)，通过所述湿敏电阻对电容充电，根据 电路理论，电容电压按一阶指数规律变化Uc(t)-Vh[l-exp(衡")] (1)在渡越时间Tmr后，Uc(t)由OV上升到端口 P51的输入高电平门槛电压 Vt (0.45VDD)，端口 P51的输入状态也由低电平变为高电平，此时，执行放 电步骤S12:将端口P53、 P51置为低电平，使电容通过R103、 Rx、以及端口P51放电；所述充电步骤和放电步骤必要时可循环进行。 由式(1)可知Tmr =國ln( 1 -Vt/Vh ) Rx*C (2 )其中，C为所述电容容量。 计时步骤记录并保存电容电压上升到端口 P51的输入高电平门槛电压Vt的时间 Tmr。因而，在所述阻抗计算步骤中，可通过如下公式计算阻抗RX:Tmr = -ln( 1誦Vt/Vh ) Rx*C (3 )在式(3)中，Vt、 Vh、 C均为已知常量，因而只要测量Tmr，即可计算 出Rx，但是，考虑在实际测量时，由于元件参数及湿度漂移，Vt、 Vh、 C的 值很难精确计算，为解决此问题，具体实现时，在上述放电步骤之后，继续 执行以下步骤再充电步骤将单片机的端口 P52置为输出状态、端口 P53和P51置为输入状态，端 口 P53输出高电平Vh (》0.85VDD)，通过固定电阻R104对C101进行充电；再计时步骤记录并保存电容电压上升到端口 P51的输入高电平门槛电压Vt的时间Tcr。与通过湿敏电阻充电同理，电容上的电压Uc(t)由0V上升到端口 P51的 输入高电平门槛电压Vt的时间为Tcr:Tcr = -ln( l-Vt/Vh ) R104*C (4) 将(2)/(3)可得:其中，在所述阻抗计算步骤中，通过如下公式计算阻抗Rx: Rx= (Tmr/ Tcr)承Ri04;其中，RKI4为固定电阻的阻值。在式(5)中，由于R104为精密固定电阻，其阻值固定，因此，只要测量 出Tmr与Tcr，就可以计算Rx ,与其他因素无关，大大提高了计算阻抗的准确率。下面参考图3详细描述本发明提供的利用自身端口检测环境湿度的单片机的一个实施例，如图所示，本实施例主要包括有模拟信号采集单元1，用于通过湿敏电阻对连接在单片机端口上的电容 进行充电和放电，并记录所述充电过程耗费的时间；阻抗计算单元2，与所述模拟信号采集单元相连，用于根据其记录的时间计算所述湿敏电阻的阻抗；存储单元3，用于存储预设的阻抗和湿度对应关系表；査询单元4，与所述阻抗计算单元和存储单元相连，用于在所述存储单 元中査找预设的阻抗和湿度对应关系表，获得所述阻抗对应的环境湿度。具体实现时，所述模拟信号采集单元具体包括有充电单元11:用于将单片机的端口 P53置为输出状态、端口 P52和P51置为输入状态， 通过所述湿敏电阻对电容充电； 放电单元12:与所述充电单元11相连，用于当端口 P51的输入状态由低电平变为高电 平后，将端口P53、 P51置为低电平，使电容通过电阻R103、 RX、以及端口 P51放电；计时单元13:与所述充电单元11相连，用于记录并保存电容电压上升到端口 P51的输 入高电平门槛电压Vt的时间Tmr。其中，所述阻抗计算单元通过如下公式计算阻抗Rx: Tmr = -ln( l-Vt/Vh ) Rx*C。具体实现时，所述模拟信号采集单元还可以进一步包括有 再充电单元14:与所述放电单元12相连，用于置端口 P52为高电平，通过固定电阻R104 对C101进行充电； 再计时单元与所述再充电单元14相连，用于记录并保存电容电压上升到端口 P51的 输入高电平门槛电压Vt的时间Tcr。其中，所述阻抗计算单元通过如下公式计算阻抗RX: Rx= (Tmr/ Tcr)*Rio4;其中，RU)4为固定电阻的阻值。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
权利要求
1、一种利用单片机端口检测环境湿度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤模拟信号采集步骤，通过湿敏电阻对连接在单片机端口上的电容进行充电和放电，并记录所述充电过程耗费的时间；阻抗计算步骤，根据记录的时间计算所述湿敏电阻的阻抗；查表步骤，查找预设的阻抗和湿度对应关系表，获得所述阻抗对应的环境湿度。
2、 如权利要求l所述的利用单片机端口检测环境湿度的方法，其特征在 于，所述模拟信号采集步骤具体包括充电步骤将单片机的端口P53置为输出状态、端口 P52和P51置为输入状态，端 口P53输出高电平Vh，通过所述湿敏电阻对电容充电； 放电步骤当端口 P51的输入状态由低电平变为高电平后，将端口 P53、 P51置为低 电平，使电容通过电阻R103、 Rx、以及端口P51放电； 计时步骤记录并保存电容电压上升到端口 P51的输入高电平门槛电压Vt的时间 Tmr。
3、 如权利要求2所述的利用单片机端口检测环境湿度的方法，其特征在 于，在所述阻抗计算步骤中，通过如下公式计算阻抗Rx-Tmr--ln( l-Vt/Vh)Rx*C;其中，C为所述电容容量。
4、 如权利要求2所述的利用单片机端口检测环境湿度的方法，其特征在 于，在所述放电步骤之后还包括步骤 .再充电步骤将单片机的端口 P52置为输出状态、端口 P53和P51置为输入状态，端 口 P53输出高电平Vh，通过固定电阻R104对C101进行充电；再计时步骤记录并保存电容电压上升到端口 P51的输入高电平门槛电压Vt的时间Tcr。
5、 如权利要求4所述的利用单片机端口检测环境湿度的方法，其特征在 于，在所述阻抗计算步骤中，通过如下公式计算阻抗Rx:Rx= (Tmr/ Tcr)*Ri。4。
6、 一种利用自身端口检测环境湿度的单片机，其特征在于，所述单片机 包括有模拟信号采集单元，用于通过湿敏电阻对连接在单片机端口上的电容进 行充电和放电，并记录所述充电过程耗费的时间；阻抗计算单元，与所述模拟信号采集单元相连，用于根据其记录的时间计算所述湿敏电阻的阻抗；存储单元，用于存储预设的阻抗和湿度对应关系表；査询单元，与所述阻抗计算单元和存储单元相连，用于在所述存储单元中査找预设的阻抗和湿度对应关系表，获得所述阻抗对应的环境湿度。
7、 如权利要求6所述的利用自身端口检测环境湿度的单片机，其特征在于，所述模拟信号采集单元具体包括有-充电单元用于将单片机的端口 P53置为输出状态、端口 P52和P51置为输入状态， 通过所述湿敏电阻对电容充电； 放电单元与所述充电单元相连，用于当端口 P51的输入状态由低电平变为高电平 后，将端口P53、 P51置为低电平，使电容通过R103、 Rx、以及端口P51放 电；计时单元与所述充电单元相连，用于记录并保存电容电压上升到端口 P51的输入 高电平门槛电压Vt的时间Tmr。
8、 如权利要求7所述的利用自身端口检测环境湿度的单片机，其特征在 于，所述阻抗计算单元通过如下公式计算阻抗Rx:Tmr = -ln( l-Vt/Vh)Rx*C;其中，C为所述电容容量。
9、 如权利要求7所述的利用自身端口检测环境湿度的单片机，其特征在 于，所述模拟信号采集单元进一步包括有再充电单元与所述放电单元相连，用于将单片机的端口 P52置为输出状态、端口 P53 和P51置为输入状态，端口P53输出高电平Vh，通过固定电阻R104对C101 进行充电；再计时单元与所述再充电单元相连，用于记录并保存电容电压上升到端口 P51的输 入高电平门槛电压Vt的时间Tcr。
10、如权利要求9所述的利用自身端口检测环境湿度的单片机，其特征 在于，所述阻抗计算单元通过如下公式计算阻抗Rx:Rx= (Tmr/ Tcr)*Rio4。
全文摘要
本发明公开一种利用单片机端口检测环境湿度的方法，该方法包括以下步骤模拟信号采集步骤，通过湿敏电阻对连接在单片机端口上的电容进行充电和放电，并记录所述充电过程耗费的时间；阻抗计算步骤，根据记录的时间计算所述湿敏电阻的阻抗；查表步骤，查找预设的阻抗和湿度对应关系表，获得所述阻抗对应的环境湿度。本发明还公开了相应的利用自身端口检测环境湿度的单片机。本发明能降低产品成本，提高产品的利润空间和市场竞争力。
文档编号G01N27/12GK101403718SQ20081021696
公开日2009年4月8日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年10月24日
发明者刘建伟, 首召兵, 逸 龙 申请人:深圳和而泰智能控制股份有限公司