基于瑞萨单片机 R7F0C802 的温湿度传感器设计

　　其工作循环中的充电时间为： TH=ln2× (R2+R8)× C3

　　放电时间为： TL = ln2× R8× C3

　　输出脉冲频率为： f=1/(TH+TL)=1/(C3× (R2+2× R8)× ln2)

　　占空比为： D=(R2+R8)/(R2+2× R8)

　　为了使输出脉冲占空比接近 50%， R2 应远远小于 R8。当外界湿度变化时，HS1101LF 两端电容值发生改变，从而改变定时电路的输出频率。因此只要测出 555的输出频率，并根据湿度与输出频率的关系，即可求得环境的湿度。 R4 为输出端的限流电阻，起保护作用。

　　湿度传感器只是保证传感器的精度，在实际使用中，综合精度除了与湿度传感器本身元件有关，还与外围电路的器件选择相关。为了与 HS1101LF 温度系数相匹配， R2数值应取为 1 %精度，且最大温漂不超过 100ppm(ppm：百万分之一，表示当温度变化1 ℃，所对应的电阻相对变化量)。 555 电路输出的频率与相对湿度对应关系表请参见表1。

　　实际使用中可调节电位器 RV1 的阻值，使电路输出频率与上述表格相对应。本系统中使用R7F0C802的 16 位定时器阵列单元通道 0 的输入脉冲间隔测量模式，进行频率的测量。

　　2.4 电压检测电路

　　由于此单片机A/D 转换器的基准电压为MCU供电电压，为使 A/D 转换的结果更加准确，需要实时检测系统的当前电压。本系统使用瑞萨电子生产的 2.4V 稳压管(NNCD2.4DA)产生稳定的电压，通过MCU的 A/D 转换功能，推测出当前的系统电压，从而为温度传感器输出信号提供 A/D 基准电压值。

3 软件流程

　　软件处理流程图，请参见图 7。控制器与系统间采用异步串行通信方式，波特率为 9600bps， 1 位开始位， 8 位数据位，无校验位， 1 位停止位， LSB 优先。 传输协议请参见表 2。

　　校验和数据按如下计算：

　　D9 = 00H - D0 - D1 - D2 - D3- D4 - D5- D6 - D7- D8(忽略借位，仅低 8 位)

　　例：控制器发送指令 AAH

　　系统返回数据： 55H 21H 00H 02H 05H 05H 04H 03H 00H 70H

　　即温度： +25.5℃，湿度 43.0%RH。

4 结论

　　基于 HS1101 LF 和 TC1047A 及瑞萨单片机R7F0C802设计的温湿度传感器功耗低、线性度高、年漂移量小、体积小， 而且可在宽温度、全湿度范围内进行测量， 无须温度补偿，提高了传感器的精度，所以有很大的推广价值。