基于MXT8051的低成本高性能溫濕度記錄儀的設計

　　系統總體結構設計

　　系統基于MXT8051混合信號微處理器來開發，兼具低成本和高性能，主要包括六個部分：MXT8051處理器、溫度傳感器及調理電路、濕度傳感器及調理電路、LCD顯示和PC機管理軟件，系統原理框圖如圖1所示。

　　系統以控制芯片MXT8051為控制核心，MXT8051內部集成144段式LCD驅動和5個外部中斷源，能夠滿足微控制系統中對于人機信息交互的需要;其獨特的可調增益放大器、恒流源、放大器模擬模塊，可為電阻式傳感器(如壓力、溫度、光線)或其他生物傳感器提供完備的數據轉換和采集系統。測溫電路采用PT100，采用恒流源測溫方式。測濕電路使用HIH4000，這是一型具有激光調整互換型的容性變化的單片集成電路，其輸出電壓與RH值呈線性關系，精度高，響應時間快，漂移小。存儲器使用AT24C1024，可存儲1Mbit數據。控制芯片MXT8051按照上位機軟件設定的記錄間隔(2秒～24小時連續可調)采集溫度和濕度，并將檢測到的數據存儲到AT24C1024中。溫度濕度記錄通過USB轉串口與PC機連接，通過上位機軟件可設定記錄開始時間，記錄間隔等。

　　溫度檢測電路

　　本項目設計目標為測量范圍-40℃～100℃，測量精度±0.5℃，分辨率為±0.1℃，基于性價比考慮，采用線性度相對較好的PT100作為本項目的溫度傳感器。

　　溫度測量采用恒流源測溫方式，測量調理電路如圖2、圖3所示，采用MXT8051的片上資源。如圖2所示，利用OP0、VREF1、VREF2和外部電阻820Ω構成恒流源為傳感器PT100供電。 如圖3所示，OP1、OP2與可控電阻網絡一起組成一個差分輸入的PGA。OP3起調零的作用。兩個可調電阻由RESCON控制，且具有相同的阻值，調節范圍為100～355kΩ。

　　OP2的輸出為： VOP20=VREF1+(21+0.2×RESCON)×() (1)

　　其中RESCON為特殊功能寄存器RESCON的值。

　　OP3的輸出為： VOP30=2×[VREF1+(21+0.2×RESCON)]×()-VDAC (2)

　　通過AD通道3測量OP3的輸出電壓，計算出相應的PT100電阻值，查表得出實際檢測的溫度。