摘 要：本文介绍了利用16位单片机spce061a作为控制中心，配合电容式湿度传感器hs1101测量湿度的方案。该湿度测量仪具有语音播放功能，利用按键控制湿度的测量和湿度值的播放。该方案利用湿度传感器和一个固定电阻串联，与spce061a的iob2和iob4连接，形成rc反馈电路，即spce061a的feedback电路；利用spce061a的feedback功能，实现了湿度传感器从电容到频率的转换，spce061a读取 feedback电路的工作频率后，又转换成电容，根据电容值计算得到湿度值。
关键词：spce061a；传感器；湿度；hs1101；feedback

1 引言

工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境湿度进行测量及控制。对环境温、湿度的控制以及对工业材料水份值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一，但在常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数。这是因为测量湿度要比测量温度复杂得多，温度是个独立的被测量，而湿度却受其他因素（大气压强、温度）的影响。此外，湿度的校准也是一个难题。目前，人们探测的湿度测量从原理上有二、三十种之多。随着20世纪后半期电子业的发展，电子式湿度传感器产品及湿度测量于90年代也随之兴起，并在后面这些时间内取得了长足的发展。该方案就是利用电子式传感器配合单片机实现具有语音功能人性化的测湿仪。

1.1 系统参数

本方案系统的主要参数：
工作温度：0～70℃；
工作湿度：0～100%rh；
测量范围：1%～99%rh；
精度：±5rh%。

1.2 功能简介

本方案可以实现：
按键控制启动湿度测量；
语音播放测量湿度值；
湿度判断，并有温馨提示语，当湿度太高时，播放"潮湿，请打开除湿机"，湿度太低时，播放"太干，请打开加湿器"。

2 系统硬件设计

对于湿度测量仪，除了具有一个控制器控制测量外，还需要测量器。本系统中采用spce061a作为控制器，电容式湿度传感器hs1101作为测量器，利用一个按键来启动湿度测量和语音播放。由于电容不能直接和spce061a的i/o口连接进行测量，所以需要一个电路模块，与spce061a的feedback接口iob2、iob4，iob3、iob5连接，实现从电容到频率的转换，系统的结构框图如图 2.1。

图 2.1 系统结构框图

spce061a单片机作为主控芯片，根据读到的键值判断是否启动测量，测量时负责读取feedback电路的工作频率，根据频率计算hs1101的电容和它所在环境的湿度，并把湿度通过喇叭播放出来。同时如果湿度值太高或者太低，系统会播放温馨提示。

2.1 spce061a芯片简介

spce061a是一款基于 'nsp内核的16位单片机，其芯片特性如下：

◆工作电压：内核工作电压vdd为3.0～3.6v(cpu)，i/o口工作电压vddh为vdd～5.5v(i/o)；
◆cpu时钟：0.32mhz～49.152mhz；
◆内置2k字sram和32k闪存rom；
◆系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)，耗电小于2μa@3.6v；
◆具备触键唤醒的功能；
◆32位通用可编程输入/输出端口；
◆2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)；
◆7通道10位电压模-数转换器(adc)和单通道声音模-数转换器；
◆2个10位dac(数-模转换)输出通道；
◆14个中断源可来自定时器a / b，时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；
◆具备串行设备接口；
◆低电压复位(lvr)功和低电压监测(lvd)功能；
◆内置在线仿真(ice，in- circuit emulator)接口。

spce061a的内部结构框图如图 2.2所示。

图 2.2 spce061a内部结构图

2.2 湿度传感器hs1101

2.2.1 湿度测量简介

1、湿度定义

在计量法中规定，湿度定义为"物象状态的量"。日常生活中所指的湿度为相对湿度，用rh%表示。总言之，即气体中(通常为空气中)所含水蒸气量(水蒸气压)与其相同情况下饱和水蒸气量(饱和水蒸气压)的百分比。

2、湿度测量方法

从测试的输出参量上区分，湿度测量方法主要分为以下几类：利用物质几何尺寸变化的测湿法（伸缩法），干湿球法，冷凝露点法，氯化锂露点法，电湿度测量法（电阻法、电容法），电解法（库仑湿度计）以及其它测湿方法。这些测量方法读者可以找相关资料进行进一步了解，限于篇幅，这里不再赘述。下面重点介绍本系统中用到的电湿度测量法的特点。

3、电子式湿度传感器的特点

电子式湿度传感器是近几十年，特别是近20年才迅速发展起来的。湿度传感器生产厂在产品出厂前都要采用标准湿度发生器来逐支标定，电子式湿度传感器的准确度可以达到2％一3％rh。

在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，湿度传感器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情况下，生