專利名稱：利用單片機(jī)端口檢測(cè)環(huán)境濕度的方法及單片機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單片機(jī)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種利用單片機(jī)端口測(cè)量環(huán)境濕 度的方法及單片機(jī)。
背景技術(shù)：
在一般的加濕/除濕控制器里都需要測(cè)量濕度、在現(xiàn)有技術(shù)中，都是通過(guò)濕敏傳感器采集模擬的濕度變化信號(hào)，并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路將所述模擬信號(hào) 轉(zhuǎn)換為符合單片機(jī)控制邏輯的數(shù)字信號(hào)。由于所述A/D轉(zhuǎn)換電路需要耗費(fèi)一 定的硬件成本，從而導(dǎo)致控制電路的整體成本比較高、產(chǎn)品的利潤(rùn)空間和市 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用單片機(jī)端口檢測(cè)環(huán)境濕度 的方法，該方法無(wú)需通過(guò)AD轉(zhuǎn)換電路獲取環(huán)境濕度，能降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品的利潤(rùn)空間和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本發(fā)明進(jìn)一步所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用自身端口檢測(cè)環(huán)境濕度的單片機(jī)，所述單片機(jī)無(wú)需通過(guò)AD轉(zhuǎn)換電路獲取環(huán)境濕度，能降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品的利潤(rùn)空間和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種利用單片機(jī)端口檢測(cè)環(huán)境濕度的方法，該方法包括以下步驟 模擬信號(hào)采集步驟，通過(guò)濕敏電阻對(duì)連接在單片機(jī)端口上的電容進(jìn)行充 電和放電，并記錄所述充電過(guò)程耗費(fèi)的時(shí)間；阻抗計(jì)算步驟，根據(jù)記錄的時(shí)間計(jì)算所述濕敏電阻的阻抗；査表步驟，查找預(yù)設(shè)的阻抗和濕度對(duì)應(yīng)關(guān)系表，獲得所述阻抗對(duì)應(yīng)的環(huán) 境濕度。本發(fā)明還公開(kāi)了相應(yīng)的利用自身端口檢測(cè)環(huán)境濕度的單片機(jī)，其特征在于，所述單片機(jī)包括有模擬信號(hào)采集單元，用于通過(guò)濕敏電阻對(duì)連接在單片機(jī)端口上的電容進(jìn)行充電和放電，并記錄所述充電過(guò)程耗費(fèi)的時(shí)間；阻抗計(jì)算單元，與所述模擬信號(hào)采集單元相連，用于根據(jù)其記錄的時(shí)間 計(jì)算所述濕敏電阻的阻抗；存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)預(yù)設(shè)的阻抗和濕度對(duì)應(yīng)關(guān)系表；查詢單元，與所述阻抗計(jì)算單元和存儲(chǔ)單元相連，用于在所述存儲(chǔ)單元 中査找預(yù)設(shè)的阻抗和濕度對(duì)應(yīng)關(guān)系表，獲得所述阻抗對(duì)應(yīng)的環(huán)境濕度。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的實(shí)施例通過(guò)對(duì)電容進(jìn)行充放電來(lái)采集濕度信號(hào)，從而省去了 AD 轉(zhuǎn)換電路，降低了產(chǎn)品成本，提高了產(chǎn)品的利潤(rùn)空間和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1是本發(fā)明提供的利用單片機(jī)端口檢測(cè)環(huán)境濕度的方法一個(gè)實(shí)施例的 硬件電路原理圖。圖2是本發(fā)明提供的利用單片機(jī)端口檢測(cè)環(huán)境濕度的方法一個(gè)實(shí)施例的 方法流程圖。圖3是本發(fā)明提供的利用自身端口檢測(cè)環(huán)境濕度的單片機(jī)一個(gè)實(shí)施例的 組成結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
參考圖1，該圖是本發(fā)明提供的利用單片機(jī)端口檢測(cè)環(huán)境濕度的方法一 個(gè)實(shí)施例的硬件電路原理圖；該圖是一種現(xiàn)有技術(shù)中常見(jiàn)的電路連接圖，如 圖所示，單片機(jī)的三個(gè)端口 P51、 P52、 P53分別通過(guò)電阻R101、 R102、 R103、 R104連接到開(kāi)關(guān)CN101的兩端，而電容C101 —端與開(kāi)關(guān)CN101的1端連 接、另一端接地，等效為濕敏電阻的濕敏傳感器Rx則連接在開(kāi)關(guān)CNlOl的 兩端(圖中未示出)。下面參考圖2詳細(xì)描述本實(shí)施例。如圖所示，本實(shí)施例主要包括以下步驟模擬信號(hào)采集步驟Sl,通過(guò)濕敏電阻對(duì)連接在單片機(jī)端口上的電容進(jìn)行 充電和放電，并記錄所述充電過(guò)程耗費(fèi)的時(shí)間；阻抗計(jì)算步驟S2，根據(jù)記錄的時(shí)間計(jì)算所述濕敏電阻的阻抗；査表步驟S3，査找預(yù)設(shè)的阻抗和濕度對(duì)應(yīng)關(guān)系表，獲得所述阻抗對(duì)應(yīng)的 環(huán)境濕度，其中，所述濕敏電阻的阻抗和濕度對(duì)應(yīng)關(guān)系表作為預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)貯 存在單片機(jī)內(nèi)。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，所述模擬信號(hào)采集步驟S1具體包括 充電步驟將單片機(jī)的端口 P53置為輸出狀態(tài)、端口 P52和P51置為輸入狀態(tài)，端 口 P53輸出高電平Vh (》0.85VDD)，通過(guò)所述濕敏電阻對(duì)電容充電，根據(jù) 電路理論，電容電壓按一階指數(shù)規(guī)律變化Uc(t)-Vh[l-exp(衡")] (1)在渡越時(shí)間Tmr后，Uc(t)由OV上升到端口 P51的輸入高電平門(mén)檻電壓 Vt (0.45VDD)，端口 P51的輸入狀態(tài)也由低電平變?yōu)楦唠娖?，此時(shí)，執(zhí)行放 電步驟S12:將端口P53、 P51置為低電平，使電容通過(guò)R103、 Rx、以及端口P51放電；所述充電步驟和放電步驟必要時(shí)可循環(huán)進(jìn)行。 由式(1)可知Tmr =國(guó)ln( 1 -Vt/Vh ) Rx*C (2 )其中，C為所述電容容量。 計(jì)時(shí)步驟記錄并保存電容電壓上升到端口 P51的輸入高電平門(mén)檻電壓Vt的時(shí)間 Tmr。因而，在所述阻抗計(jì)算步驟中，可通過(guò)如下公式計(jì)算阻抗RX:Tmr = -ln( 1誦Vt/Vh ) Rx*C (3 )在式(3)中，Vt、 Vh、 C均為已知常量，因而只要測(cè)量Tmr，即可計(jì)算 出Rx，但是，考慮在實(shí)際測(cè)量時(shí)，由于元件參數(shù)及濕度漂移，Vt、 Vh、 C的 值很難精確計(jì)算，為解決此問(wèn)題，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，在上述放電步驟之后，繼續(xù) 執(zhí)行以下步驟再充電步驟將單片機(jī)的端口 P52置為輸出狀態(tài)、端口 P53和P51置為輸入狀態(tài)，端 口 P53輸出高電平Vh (》0.85VDD)，通過(guò)固定電阻R104對(duì)C101進(jìn)行充電；再計(jì)時(shí)步驟記錄并保存電容電壓上升到端口 P51的輸入高電平門(mén)檻電壓Vt的時(shí)間Tcr。與通過(guò)濕敏電阻充電同理，電容上的電壓Uc(t)由0V上升到端口 P51的 輸入高電平門(mén)檻電壓Vt的時(shí)間為T(mén)cr:Tcr = -ln( l-Vt/Vh ) R104*C (4) 將(2)/(3)可得:其中，在所述阻抗計(jì)算步驟中，通過(guò)如下公式計(jì)算阻抗Rx: Rx= (Tmr/ Tcr)承Ri04;其中，RKI4為固定電阻的阻值。在式(5)中，由于R104為精密固定電阻，其阻值固定，因此，只要測(cè)量 出Tmr與Tcr，就可以計(jì)算Rx ,與其他因素?zé)o關(guān)，大大提高了計(jì)算阻抗的準(zhǔn)確率。下面參考圖3詳細(xì)描述本發(fā)明提供的利用自身端口檢測(cè)環(huán)境濕度的單片機(jī)的一個(gè)實(shí)施例，如圖所示，本實(shí)施例主要包括有模擬信號(hào)采集單元1，用于通過(guò)濕敏電阻對(duì)連接在單片機(jī)端口上的電容 進(jìn)行充電和放電，并記錄所述充電過(guò)程耗費(fèi)的時(shí)間；阻抗計(jì)算單元2，與所述模擬信號(hào)采集單元相連，用于根據(jù)其記錄的時(shí)間計(jì)算所述濕敏電阻的阻抗；存儲(chǔ)單元3，用于存儲(chǔ)預(yù)設(shè)的阻抗和濕度對(duì)應(yīng)關(guān)系表；査詢單元4，與所述阻抗計(jì)算單元和存儲(chǔ)單元相連，用于在所述存儲(chǔ)單 元中査找預(yù)設(shè)的阻抗和濕度對(duì)應(yīng)關(guān)系表，獲得所述阻抗對(duì)應(yīng)的環(huán)境濕度。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，所述模擬信號(hào)采集單元具體包括有充電單元11:用于將單片機(jī)的端口 P53置為輸出狀態(tài)、端口 P52和P51置為輸入狀態(tài)， 通過(guò)所述濕敏電阻對(duì)電容充電； 放電單元12:與所述充電單元11相連，用于當(dāng)端口 P51的輸入狀態(tài)由低電平變?yōu)楦唠?平后，將端口P53、 P51置為低電平，使電容通過(guò)電阻R103、 RX、以及端口 P51放電；計(jì)時(shí)單元13:與所述充電單元11相連，用于記錄并保存電容電壓上升到端口 P51的輸 入高電平門(mén)檻電壓Vt的時(shí)間Tmr。其中，所述阻抗計(jì)算單元通過(guò)如下公式計(jì)算阻抗Rx: Tmr = -ln( l-Vt/Vh ) Rx*C。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，所述模擬信號(hào)采集單元還可以進(jìn)一步包括有 再充電單元14:與所述放電單元12相連，用于置端口 P52為高電平，通過(guò)固定電阻R104 對(duì)C101進(jìn)行充電； 再計(jì)時(shí)單元與所述再充電單元14相連，用于記錄并保存電容電壓上升到端口 P51的 輸入高電平門(mén)檻電壓Vt的時(shí)間Tcr。其中，所述阻抗計(jì)算單元通過(guò)如下公式計(jì)算阻抗RX: Rx= (Tmr/ Tcr)*Rio4;其中，RU)4為固定電阻的阻值。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾， 這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種利用單片機(jī)端口檢測(cè)環(huán)境濕度的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟模擬信號(hào)采集步驟，通過(guò)濕敏電阻對(duì)連接在單片機(jī)端口上的電容進(jìn)行充電和放電，并記錄所述充電過(guò)程耗費(fèi)的時(shí)間；阻抗計(jì)算步驟，根據(jù)記錄的時(shí)間計(jì)算所述濕敏電阻的阻抗；查表步驟，查找預(yù)設(shè)的阻抗和濕度對(duì)應(yīng)關(guān)系表，獲得所述阻抗對(duì)應(yīng)的環(huán)境濕度。
2、 如權(quán)利要求l所述的利用單片機(jī)端口檢測(cè)環(huán)境濕度的方法，其特征在 于，所述模擬信號(hào)采集步驟具體包括充電步驟將單片機(jī)的端口P53置為輸出狀態(tài)、端口 P52和P51置為輸入狀態(tài)，端 口P53輸出高電平Vh，通過(guò)所述濕敏電阻對(duì)電容充電； 放電步驟當(dāng)端口 P51的輸入狀態(tài)由低電平變?yōu)楦唠娖胶?，將端?P53、 P51置為低 電平，使電容通過(guò)電阻R103、 Rx、以及端口P51放電； 計(jì)時(shí)步驟記錄并保存電容電壓上升到端口 P51的輸入高電平門(mén)檻電壓Vt的時(shí)間 Tmr。
3、 如權(quán)利要求2所述的利用單片機(jī)端口檢測(cè)環(huán)境濕度的方法，其特征在 于，在所述阻抗計(jì)算步驟中，通過(guò)如下公式計(jì)算阻抗Rx-Tmr--ln( l-Vt/Vh)Rx*C;其中，C為所述電容容量。
4、 如權(quán)利要求2所述的利用單片機(jī)端口檢測(cè)環(huán)境濕度的方法，其特征在 于，在所述放電步驟之后還包括步驟 .再充電步驟將單片機(jī)的端口 P52置為輸出狀態(tài)、端口 P53和P51置為輸入狀態(tài)，端 口 P53輸出高電平Vh，通過(guò)固定電阻R104對(duì)C101進(jìn)行充電；再計(jì)時(shí)步驟記錄并保存電容電壓上升到端口 P51的輸入高電平門(mén)檻電壓Vt的時(shí)間Tcr。
5、 如權(quán)利要求4所述的利用單片機(jī)端口檢測(cè)環(huán)境濕度的方法，其特征在 于，在所述阻抗計(jì)算步驟中，通過(guò)如下公式計(jì)算阻抗Rx:Rx= (Tmr/ Tcr)*Ri。4。
6、 一種利用自身端口檢測(cè)環(huán)境濕度的單片機(jī)，其特征在于，所述單片機(jī) 包括有模擬信號(hào)采集單元，用于通過(guò)濕敏電阻對(duì)連接在單片機(jī)端口上的電容進(jìn) 行充電和放電，并記錄所述充電過(guò)程耗費(fèi)的時(shí)間；阻抗計(jì)算單元，與所述模擬信號(hào)采集單元相連，用于根據(jù)其記錄的時(shí)間計(jì)算所述濕敏電阻的阻抗；存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)預(yù)設(shè)的阻抗和濕度對(duì)應(yīng)關(guān)系表；査詢單元，與所述阻抗計(jì)算單元和存儲(chǔ)單元相連，用于在所述存儲(chǔ)單元中査找預(yù)設(shè)的阻抗和濕度對(duì)應(yīng)關(guān)系表，獲得所述阻抗對(duì)應(yīng)的環(huán)境濕度。
7、 如權(quán)利要求6所述的利用自身端口檢測(cè)環(huán)境濕度的單片機(jī)，其特征在于，所述模擬信號(hào)采集單元具體包括有-充電單元用于將單片機(jī)的端口 P53置為輸出狀態(tài)、端口 P52和P51置為輸入狀態(tài)， 通過(guò)所述濕敏電阻對(duì)電容充電； 放電單元與所述充電單元相連，用于當(dāng)端口 P51的輸入狀態(tài)由低電平變?yōu)楦唠娖?后，將端口P53、 P51置為低電平，使電容通過(guò)R103、 Rx、以及端口P51放 電；計(jì)時(shí)單元與所述充電單元相連，用于記錄并保存電容電壓上升到端口 P51的輸入 高電平門(mén)檻電壓Vt的時(shí)間Tmr。
8、 如權(quán)利要求7所述的利用自身端口檢測(cè)環(huán)境濕度的單片機(jī)，其特征在 于，所述阻抗計(jì)算單元通過(guò)如下公式計(jì)算阻抗Rx:Tmr = -ln( l-Vt/Vh)Rx*C;其中，C為所述電容容量。
9、 如權(quán)利要求7所述的利用自身端口檢測(cè)環(huán)境濕度的單片機(jī)，其特征在 于，所述模擬信號(hào)采集單元進(jìn)一步包括有再充電單元與所述放電單元相連，用于將單片機(jī)的端口 P52置為輸出狀態(tài)、端口 P53 和P51置為輸入狀態(tài)，端口P53輸出高電平Vh，通過(guò)固定電阻R104對(duì)C101 進(jìn)行充電；再計(jì)時(shí)單元與所述再充電單元相連，用于記錄并保存電容電壓上升到端口 P51的輸 入高電平門(mén)檻電壓Vt的時(shí)間Tcr。
10、如權(quán)利要求9所述的利用自身端口檢測(cè)環(huán)境濕度的單片機(jī)，其特征 在于，所述阻抗計(jì)算單元通過(guò)如下公式計(jì)算阻抗Rx:Rx= (Tmr/ Tcr)*Rio4。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種利用單片機(jī)端口檢測(cè)環(huán)境濕度的方法，該方法包括以下步驟模擬信號(hào)采集步驟，通過(guò)濕敏電阻對(duì)連接在單片機(jī)端口上的電容進(jìn)行充電和放電，并記錄所述充電過(guò)程耗費(fèi)的時(shí)間；阻抗計(jì)算步驟，根據(jù)記錄的時(shí)間計(jì)算所述濕敏電阻的阻抗；查表步驟，查找預(yù)設(shè)的阻抗和濕度對(duì)應(yīng)關(guān)系表，獲得所述阻抗對(duì)應(yīng)的環(huán)境濕度。本發(fā)明還公開(kāi)了相應(yīng)的利用自身端口檢測(cè)環(huán)境濕度的單片機(jī)。本發(fā)明能降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品的利潤(rùn)空間和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
文檔編號(hào)G01N27/12GK101403718SQ20081021696
公開(kāi)日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者劉建偉, 首召兵, 逸 龍 申請(qǐng)人:深圳和而泰智能控制股份有限公司