[发明专利]一种低功耗空气湿度测量方法

权利要求书

1.一种低功耗空气湿度测量方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1）将湿敏电容与电阻串联成一个RC电路，湿敏电容的一端接地，另一端与电阻的一端相连，电阻的另一端接微控制器的一个引脚P1，用于给RC电路供电； 

2）微控制器的一个引脚P2与RC电路中湿敏电容非接地的一端相连，利用微控制器片内的比较器来设置湿敏电容充电的电压值V_c，通过微控制器控制RC电路中湿敏电容的充放电，微控制器与RC电路相连的引脚P1输出高电平实现对湿敏电容进行充电，微控制器与RC电路相连的引脚P1输出低电平实现对湿敏电容进行放电；

3）测量RC电路中湿敏电容的充电时间

i、RC电路充电前，配置微控制器片内比较器的输出触发定时器输入捕获中断，设置微控制器中比较器输出端相连的定时器时钟频率为f_TIMx，初始计数值0，同时充电前需要对湿敏电容进行完全的放电；

ii、RC电路充电时，通过微控制器片内比较器设置充电阀值电压，由于电容中的电量不可能完全放光，先设置湿敏电容一次充电过程中的一个较小的调零阀值电压V₀，当湿敏电容充电到V₀时，微控制器片内比较器会产生一次输入捕获中断，读取微控制器片内定时器的计数值Count₀，同时在中断处理函数里面修改微控制器片内比较器的阀值电压V_c，当湿敏电容继续充电到V_c时，微控制器片内比较器会再次产生输入捕获中断，读取微控制器片内定时器的计数值Count_c，电容充电到V_c时定时器的真实计数值Count=Count_c-Count₀；

iii、通过ii中的测量值计算出电容一次充电到V_c所需要的时间t，

t=Count/f_TIMx                                                    （1）

4）根据RC电路原理充电的关系式

C=-t/(R*ln(1-V_c/V))                                            （2）

以及采用电容值与湿度值成线性关系的湿敏电容的关系式

RH=K₀*C+D                                                      （3）

所以由式（1）、式（2）、式（3）可得湿度值表达为

RH =Count*（-K₀）/（(R*ln(1-V_c/V))*f_TIMx）+D                  （4）    

在式中，各物理量的意义为：

R为RC电路中的连接的电阻的阻值；

C为RC电路中的连接的湿敏电容的电容值；

V_c为湿敏电容两端的电压值；

V为RC电路两端的电压值，微控制器的输出电压值；

t为对湿敏电容充电到V_c时需要的时间；

f_TIMx为定时器的时钟频率；

Count₀为湿敏电容两端电压在调零电压值V₀时，定时器的计数值；

Count_c为湿敏电容两端电压达到比较器设置的比较电压时，定时器的计数值；

Count为定时器真实计数值，Count=Count_c-Count₀；

RH为空气湿度值；

K₀为电容与湿度线性关系的斜率；

D为电容与湿度线性关系的截距；

5) 湿度测量值的自校正与计算

根据步骤4）中得出的关系式，可知空气湿度值RH与微控制器片内定时器真实计数值Count成线性关系， 利用微控制器设置在标准湿度环境下分别测量湿敏电容在两种湿度RH1、RH2条件下对应的计数值Count1，Count2，并对其结果保存在微控制器内部，用RH1、Count1与RH2、Count2确定湿度值RH与计数值Count的线性方程式，再根据应用过程中实际测量的计数值Count，利用式(4)计算得到实际测量的湿度值RH。