一种温湿度检测电路及控制方法与流程

本发明属于温湿度检测技术领域，尤其涉及一种温湿度检测电路及控制方法

背景技术：

常规温湿度检测电路中，针对空气中的相对湿度有很多种测量方法，干湿球测量法、露点湿度测量法、库伦湿度计、化学物质电特性法等等。如图1所示，是现有的一种对温湿度进行检测的电路。其中，P1.1接口为湿度AD采样口，P1.5接口与P1.4接口分别产生相位相反的1KHz方波。经过湿敏电阻RH和定值电阻R1的分压，P1.1接口产生矩形波，当P1.1接口为高电平时，进行湿度采样，采样点在高电平后100us。P1.1接口为AD采样口，针对温度的检测也是通过AD检测口。同时，定值电阻R1不同所针对测量的湿度范围不同。因此只在特定区间可以实现高精度的湿度测量，而在该特定区间之外则其测量的准确精度较低。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种温湿度检测电路，旨在保持单片机不具有AD采样口的前提下实现温湿度的检测，同时有效提高湿度测量的精确性。

本发明实施例是这样实现的，一种温湿度检测电路，所述温湿度检测电路包括：具有第一I/O接口、第二I/O接口、第三I/O接口及中断控制接口的单片机；

具有积分模块及比较模块的充电电路，所述积分模块包括一充放电电容；

与第一I/O接口相连接的湿敏电阻，与第二I/O接口相连接的热敏电阻及与第三I/O接口相连接的定值电阻；

所述积分模块还分别与湿敏电阻、热敏电阻及定值电阻相连接，用于在接收到其中一个I/O接口输出高电平信号时，利用所述单片机通过与该接口对应连接的电阻给所述充放电电容充电；

所述单片机通过所述中断控制接口与所述比较模块相连接，用于通过所述比较模块完成对相应充放电电容充电时间的计时，并根据计时时间计算所述热敏电阻及湿敏电阻的阻值并根据阻值获得对应的温度及湿度信息；

其中，所述比较模块输入端还与所述积分模块输出端相连接，比较模块还用于根据所述积分模块的输出信号中断所述对充放电电容充电时间的计时。

优选地，所述积分模块包括：

依次串联连接的直流电源，第一电阻、第二电阻及第三电阻；

积分器，所述积分器的正向输入端与所述第一电阻连接第二电阻的一端相连接，所述积分器的负向输入端分别于通过所述湿敏电阻、热敏电阻及定值电阻与对应的I/O接口相连接，所述积分器的输出端与所述比较模块的输入端相连接；

在所述积分器的正向输入端及输出端并接所述充放电电容。

优选地，所述比较模块包括：

比较器，所述比较器的正向输入端与所述积分器的输出端相连接，所述比较器的负向输入端与所述第二电阻连接第三电阻的一端相连接，所述比较器的输出端通过一限流电阻R与所述单片机的中断控制接口相连接。

优选地，所述第一电阻的阻值等于第二电阻与第三电阻的阻值之和，第三电阻的阻值为第二电阻阻值的四倍。

本发明的实施例还提供了一种温湿度检测电路，所述温湿度检测电路包括具有第一I/O接口、第二I/O接口及第三I/O接口的单片机；

具有充放电模块的充电电路，所述充放电模块包括一电解电容；

与第一I/O接口相连接的湿敏电阻，与第二I/O接口相连接的热敏电阻及与第三I/O接口相连接的定值电阻；

所述充放电模块还分别与湿敏电阻、热敏电阻及定值电阻相连接，用于在接收到其中一个I/O接口输出高电平信号时，利用所述单片机通过与该接口对应连接的电阻给所述电解电容充电；

所述单片机还用于对所述电解电容的充电时间进行计时，并根据计时时间计算所述热敏电阻及湿敏电阻的阻值并根据阻值获得对应的温度及湿度信息；

其中，所述单片机还用于在其中另外两个I/O接口接收到一个低电平信号时中断对所述电解电容充电时间的计时。优选地，所述湿敏电阻、热敏电阻及定值电阻还分与所述电解电容的正极相连接，电解电容的负极接地。

本发明的实施例还提供了一种温湿度检测电路的控制方法，包括以下步骤：

根据第一输入信号设定第三I/O接口为信号输出口，第一I/O接口及第二I/O接口为信号输入口；

根据第一控制信号控制单片机的第三I/O接口输出一高电平信号，同时控制单片机开始计时，当中断控制接口接收到一个信号下降沿时触发中断，单片机停止计时，并记录计时时间为第一计时时间T1，同时将第一I/O接口、第二I/O接口及第三I/O接口复位为输出低电平信号；

控制单片机进行计时并当计时时间达到预设时间T时，根据第二输入信号设定第二I/O接口为信号输出口，第一I/O接口及第三I/O接口为信号输入口；

根据第二控制信号控制单片机的第二I/O接口输出一高电平信号，同时控制单片机开始计时，当中断控制接口接收到一个信号下降沿时触发中断，单片机停止计时，并记录计时时间为第二计时时间T2，同时将第一I/O接口、第二I/O接口及第三I/O接口复位为输出低电平信号；

控制单片机进行计时并当计时时间达到预设时间T时，根据第三输入信号设定第一I/O接口为信号输出口，第二I/O接口及第三I/O接口为信号输入口；

根据第三控制信号控制单片机的第一I/O接口输出一高电平信号，同时单片机开始计时，当中断控制接口接收到一个信号下降沿时触发中断，单片机停止计时，并记录计时时间为第三计时时间T3，同时将第一I/O接口、第二I/O接口及第三I/O接口复位为输出低电平信号；

控制单片机进行计时并当计时时间达到预设时间T时，重复上述步骤；

单片机根据记录的第一计时时间T1、第二计时时间T2及第三计时时间T3计算所述热敏电阻及湿敏电阻的阻值，并根据阻值得到对应的温度信息及湿度信息。

优选地，单片机根据记录的第一计时时间T1、第二计时时间T2及第三计时时间T3计算所述热敏电阻及湿敏电阻的阻值，并根据阻值得到对应的温度信息及湿度信息的步骤具体包括：

单片机根据公式T2/T1*R’计算得到热敏电阻的阻值，并自动通过查表获得对应的温度值；

单片机根据公式T3/T1*R’计算得到湿敏电阻的阻值，并自动通过查表获得对应的湿度值；

其中，R’为定值电阻的阻值。

本发明的实施例还提供了一种温湿度检测电路的控制方法，包括以下步骤：

根据第一输入信号设定第三I/O接口为信号输出口，第一I/O接口及第二I/O接口为信号输入口；

根据第一控制信号控制单片机的第三I/O接口输出一高电平信号，同时控制单片机开始计时，当第一I/O接口及第二I/O接口接收到一个低电平信号时触发中断，单片机停止计时，并记录计时时间为第一计时时间T1，同时将第一I/O接口、第二I/O接口及第三I/O接口复位为输出低电平信号；

控制单片机进行计时并当计时时间达到预设时间T时，根据第二输入信号设定第二I/O接口为信号输出口，第一I/O接口及第三I/O接口为信号输入口；

根据第二控制信号控制单片机的第二I/O接口输出一高电平信号，同时控制单片机开始计时，当第一I/O接口及第三I/O接口接收到一个低电平信号时触发中断，单片机停止计时，并记录计时时间为第二计时时间T2，同时将第一I/O接口、第二I/O接口及第三I/O接口复位为输出低电平信号；

控制单片机进行计时并当计时时间达到预设时间T时，根据第三输入信号设定第一I/O接口为信号输出口，第二I/O接口及第三I/O接口为信号输入口；

根据第三控制信号控制单片机的第一I/O接口输出一高电平信号，同时单片机开始计时，当第二I/O接口及第三I/O接口接收到一个低电平信号时触发中断，单片机停止计时，并记录计时时间为第三计时时间T3，同时将第一I/O接口、第二I/O接口及第三I/O接口复位为输出低电平信号；

控制单片机再次进行计时并当计时时间达到预设时间T时，重复上述步骤；

单片机根据记录的第一计时时间T1、第二计时时间T2及第三计时时间T3计算所述热敏电阻及湿敏电阻的阻值，并根据阻值得到对应的温度信息及湿度信息。

优选地，单片机根据记录的第一计时时间T1、第二计时时间T2及第三计时时间T3计算所述热敏电阻及湿敏电阻的阻值，并根据阻值得到对应的温度信息及湿度信息的步骤具体包括：

单片机根据公式T2/T1*R’计算得到热敏电阻的阻值，并自动通过查表获得对应的温度值；

单片机根据公式T3/T1*R’计算得到湿敏电阻的阻值，并自动通过查表获得对应的湿度值；

其中，R’为定值电阻的阻值。

本发明实施例提供的一种温湿度检测电路及控制方法，通过单片机的I/O接口、并通过充电电路给湿敏电阻、热敏电阻及定值电阻充电并计时充电时间，通过充电时间及定值电阻的阻值可以得到对应电阻的阻值，并获取温度及湿度信息，避免了单片机采用AD接口采集信号而带来的成本高的问题，有效提高了该方案在整个相对温湿度范围内的测量精度，减小了测量误差。

附图说明

图1是现有的一种温湿度检测电路的结构示意图；

图2是本发明一种实施例提供的温湿度检测电路的结构示意图；

图3时本发明另一种实施例提供的温湿度检测电路的结构示意图；

图4是本发明一种实施例提供的温湿度检测电路的控制方法流程图；

图5是本发明另一种实施例提供的温湿度检测电路的控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的实施例提供一种温湿度检测电路，如图2所示，所述温湿度检测电路包括具有第一I/O接口P1.0、第二I/O接口P1.1、第三I/O接口P1.2及中断控制接口P1.3的单片机MCU；

具有积分模块及比较模块的充电电路，所述积分模块包括一充放电电容C；

与第一I/O接口P1.0相连接的湿敏电阻RH，与第二I/O接口P1.1相连接的热敏电阻RT及与第三I/O接口P1.2相连接的定值电阻R0；

所述积分模块还分别与湿敏电阻RH、热敏电阻RT及定值电阻R0相连接，积分模块用于在接收到一个I/O接口输出高电平信号时，利用所述单片机通过与该接口对应连接的电阻给所述充放电电容充电；

所述单片机MCU通过所述中断控制接口P1.3与所述比较模块相连接，用于通过所述比较模块完成对充放电电容充电时间的计时，并根据计时时间计算所述热敏电阻RT及湿敏电阻RH的阻值并根据阻值获得对应的温度及湿度信息；

其中，所述比较模块输入端还与所述积分模块输出端相连接，比较模块还用于根据所述积分模块的输出信号中断所述充放电电容充电时间的计时。

进一步地，所述积分模块包括依次串联连接的直流电源Vcc，第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3，还包括一个积分器A，所述积分器A的正向输入端与所述第一电阻R1连接第二电阻R2的一端相连接，所述积分器A的负向输入端分别于通过所述湿敏电阻RH、热敏电阻RT及定值电阻R0与对应的I/O接口相连接，所述积分器的输出端与所述比较模块的输入端相连接。即积分器A的负向输入端通过湿敏电阻RH与所述单片机MCU的第一I/O接口P1.0相连接，积分器A的负向输入端通过热敏电阻RT与所述单片机MCU的第二I/O接口P1.1相连接，积分器A的负向输入端通过定值电阻R0与所述单片机MCU的第三I/O接口P1.2相连接。其中，在所述积分器A的正向输入端及输出端还并接有充放电电容C。

进一步地，所述比较模块包括比较器B，所述比较器B的正向输入端与所述积分器A的输出端相连接，所述比较器B的负向输入端与所述第二电阻R2连接第三电阻R3的一端相连接，所述比较器B的输出端通过一限流电阻R与所述单片机MCU的中断控制接口P1.2相连接。

结合图2所示，为了进一步提高本发明的控制精度，所述第一电阻R1的阻值等于第二电阻R2与第三电阻R3的阻值之和，第三电阻R3的阻值为第二电阻R2阻值的四倍。

本发明的实施例还提供一种上述温湿度检测电路的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S100，根据第一输入信号设定第三I/O接口P1.2为信号输出口，第一I/O接口P1.0及第二I/O接口P1.1为信号输入口。

步骤S200，根据第一控制信号控制单片机MCU的第三I/O接口输出一高电平信号，同时控制单片机MCU开始计时，当中断控制接口P1.3接收到一个信号下降沿时触发中断，单片机MCU停止计时，并记录计时时间为第一计时时间T1，同时将第一I/O接口P1.0、第二I/O接口P1.1及第三I/O接口P1.2复位为输出低电平信号；

结合图2所示，当第三I/O接口无电平信号输出或输出低电平信号时，积分器正向输入端与负向输入端的电压是相等平衡的，即为Vcc/2。此时积分器的输出端的电压也为Vcc/2，比较器B正向输入端的电压也为Vcc/2，而比较器负向输入端的输出电压是小于Vcc/2的，因此，此时单片机MCU的中断控制接口P1.3接收到比较器B输出的一高电平信号；当第三I/O接口输出一个高电平信号时，这时就会打破积分器A正向输入端与负向输入端的之间的平衡，此时就会通过定值电阻R0对所述充放电电容C进行充电，积分器A输出端的电压就会慢慢变小，当小于比较器B负向输入端的电压时，比较器B的输出端就会输出一个低电平信号，这样单片机MCU的中断控制接口P1.3就会收到一个下降沿。即第一计时时间T1即为通过定值电阻R0给所述充放电电容C的充电时间。

步骤S300，控制单片机进行计时并当计时时间达到预设时间T时，同样地，根据第二输入信号设定第二I/O接口P1.1为信号输出口，第一I/O接口P1.0及第三I/O接口P1.2为信号输入口；

步骤S400，根据第二控制信号控制单片机MCU的第二I/O接口P1.1输出一高电平信号，同时控制单片机开始计时，当中断控制接口接收到一个信号下降沿时触发中断，单片机停止计时，并记录计时时间为第二计时时间T2，同时将第一I/O接口P1.0、第二I/O接口P1.1及第三I/O接口P1.2复位为输出低电平信号；第一计时时间T2即为通过热敏电阻RT给所述充放电电容C的充电时间。

步骤S500，控制单片机MCU进行计时并当计时时间达到预设时间T时，根据第三输入信号设定第一I/O接口P1.0为信号输出口，第二I/O接口P1.1及第三I/O接口为信号输入口P1.2；

步骤S600，根据第三控制信号控制单片机的第一I/O接口P1.0输出一高电平信号，同时单片机开始计时，当中断控制接口P1.3接收到一个信号下降沿时触发中断，单片机停止计时，并记录计时时间为第三计时时间T3，同时将第一I/O接口P1.0、第二I/O接口P1.1及第三I/O接口P1.2复位为输出低电平信号；第三计时时间T3即为通过湿敏电阻RH给所述充放电电容C的充电时间。

步骤S700，控制单片机进行计时并当计时时间达到预设时间T时，重复上述步骤；

其中，所述单片机MCU根据每次记录的第一计时时间T1、第二计时时间T2及第三计时时间T3计算所述热敏电阻RT及湿敏电阻RH的阻值，并根据阻值得到对应的温度信息及湿度信息。

进一步地，单片机MCU根据记录的第一计时时间T1、第二计时时间T2及第三计时时间T3计算所述热敏电阻RT及湿敏电阻RH的阻值，并根据阻值得到对应的温度信息及湿度信息的步骤具体包括：

单片机MCU根据公式T2/T1*R’计算得到热敏电阻RT的阻值，并自动通过查表获得对应的温度值；单片机MCU根据公式T3/T1*R’计算得到湿敏电阻RH的阻值，并自动通过查表获得对应的湿度值；其中，R’为定值电阻R0的阻值。

本实施例中，所述定值电阻R0的阻值R’优选为10K′Ω，所述预设时间优选为250毫秒。

如图3所示，本发明提供了另外一种实施例的温湿度检测电路，包括具有第一I/O接口P1.0、第二I/O接口P1.1及第三I/O接口P1.2的单片机；

具有充放电模块的充电电路，所述充放电模块包括一电解电容EC；

与第一I/O接口P1.0相连接的湿敏电阻RH，与第二I/O接口P1.1相连接的热敏电阻RT及与第三I/O接口P1.2相连接的定值电阻R0；

所述充放电模块还分别与湿敏电阻RH、热敏电阻RT及定值电阻RO相连接，用于在接收到其中一个I/O接口输出高电平信号时，利用所述单片机MCU通过与该接口对应连接的电阻给所述电解电容EC充电；

所述单片机还用于对所述电解电容EC的充电时间进行计时，并根据计时时间计算所述热敏电阻RT及湿敏电阻RH的阻值并根据阻值获得对应的温度及湿度信息；

其中，所述单片机还用于在其中另外两个I/O接口接收到一个低电平信号时中断对所述电解电容充电时间的计时。

进一步地，所述湿敏电阻RH、热敏电阻RT及定值电阻R0分别与所述电解电容EC的正极相连接，电解电容EC的负极接地。

如图5所示，本发明还提供上述实施例的温湿度检测电路的控制方法，包括以下步骤：

步骤S000，根据第一输入信号设定第三I/O接口P1.2为信号输出口，第一I/O接口P1.0及第二I/O接口P1.1为信号输入口；

步骤S001根据第一控制信号控制单片机MCU的第三I/O接口P1.2输出一高电平信号，同时控制单片机MCU开始计时，当第一I/O接口P1.0及第二I/O接口P1.1接收到一个低电平信号时触发中断，单片机MCU停止计时，并记录计时时间为第一计时时间T1，同时将第一I/O接口P1.0、第二I/O接口P1.1及第三I/O接口P1.2复位为输出低电平信号。

步骤S002，控制单片机MCU进行计时并当计时时间达到预设时间T时，根据第二输入信号设定第二I/O接口P1.1为信号输出口，第一I/O接口P1.0及第三I/O接口P1.2为信号输入口；

步骤S003，根据第二控制信号控制单片机MCU的第二I/O接口P1.1输出一高电平信号，同时控制单片机开始计时，当第一I/O接口P1.0及第三I/O接口P1.2接收到一个低电平信号时触发中断，单片机MCU停止计时，并记录计时时间为第二计时时间T2，同时将第一I/O接口P1.0、第二I/O接口P1.1及第三I/O接口P1.2复位为输出低电平信号；

步骤S004，控制单片机MCU进行计时并当计时时间达到预设时间T时，根据第三输入信号设定第一I/O接口P1.0为信号输出口，第二I/O接口P1.1及第三I/O接口P1.2为信号输入口；

步骤S005，根据第三控制信号控制单片机MCU的第一I/O接口P1.0输出一高电平信号，同时单片机MCU开始计时，当第二I/O接口P1.1及第三I/O接口P1.2接收到一个低电平信号时触发中断，单片机MCU停止计时，并记录计时时间为第三计时时间T3，同时将第一I/O接口P1.0、第二I/O接口P1.1及第三I/O接口P1.2复位为输出低电平信号；

步骤S006，控制单片机MCU再次进行计时并当计时时间达到预设时间T时，重复上述步骤；

其中，单片机MCU会根据每次记录的第一计时时间T1、第二计时时间T2及第三计时时间T3计算所述热敏电阻RT及湿敏电阻RH的阻值，并根据阻值得到对应的温度信息及湿度信息。

本实施例中，单片机MCU根据记录的第一计时时间T1、第二计时时间T2及第三计时时间T3计算所述热敏电阻RT及湿敏电阻RH的阻值，并根据阻值得到对应的温度信息及湿度信息的步骤具体包括：

单片机MCU根据公式T2/T1*R’计算得到热敏电阻的阻值，并自动通过查表获得对应的温度值，单片机根据公式T3/T1*R’计算得到湿敏电阻的阻值，并自动通过查表获得对应的湿度值；其中，R’为定值电阻R0的阻值。

综上，本发明实施例中的技术方案不需要单片机MCU具有AD功能。单片机的接口P1.0、P1.1、P1.2为普通I/O口即可，当然所述中断控制接口也可以为I/O接口，可以根据实际情况灵活应用，同时本发明的技术方案在湿度检测电路可测量范围内，均可测量，一致性较高，误差较小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。