摘要：依据Multisim仿真软件，使用555定时器规划了湿度检测电路，用于电子技术实践教育。体系规划：1)使用HM1500 湿度传感器收集湿度信息，转化为电压信号;2)使用555定时器规划压频转化电路，直接完成模/数转化;3)使用74LS161、74LS273等规划计数器丈量锁存湿度值;4)使用数码管显现湿度值。Multisim软件仿真成果显现，本文规划电路精确安稳，转化精度高，线性度高，且成本低。该体系规划交融了模仿电子技术及数字电子技术课程根本教育内容，可作为实践项目用于教育。
湿度检测及操控在日常日子及工程生产中使用广泛。跟着电子技术一日千里的开展及新式器材的使用，湿度检测电路规划计划不断更新优化。本文为合作电子技术实践教育，遵从以下准则规划了一种新式湿度检测电路：1)计划所使用到的知识点密切联系模仿、数字电子技术课程教育内容;2)不选用单片机等微处理器，而选用常用逻辑功用器材进行信号处理;3)规划计划的硬件电路调试便利，满意实践教育的可行性。本文切合以上准则，依据Multisim仿真软件，使用555 定时器规划了湿度检测电路，仿真成果显现，本文规划电路精确、安稳，转化精度高，线性度高，且成本低。
1 湿度检测电路规划计划
本文按照图1规划了湿度检测电路。湿度收集模块将湿度值转化为电压信号;压频转化模块直接地完成模/数转化，将电压信号转化为数字频率信号(方波);湿度丈量及显现模块经过丈量频率巨细丈量出环境湿度值，并进行显现。
2 湿度检测电路模块规划
2.1 湿度收集模块规划
日常日子中所指的湿度常为相对湿度，用%RH(Relativehumidity)表明，即气体中的水蒸气压与其气体的饱满水蒸气压的百分比，它的值显现水蒸气的饱满度有多高。
HM1500是一款典型的线性电压输出式湿度传感器，其输出是与相对湿度呈线性关系的电压信号，如式(1)所示。
Uout(mv)=25.68RH+1 079 (10≤RH≤95) (1)
如图1所示，HM1500将湿度值转化成电压信号后，经信号处理模块处理，完成整个湿度收集模块输出电压值U’out与湿度值呈正份额函数线性关系，如式(2)所示。
U’out(mv)=Uout-1 079=25.68RH (2)
依据multisim仿真软件规划的具体电路如图2所示。其间，因为multisim不支持HM1500元件，仿真进程选用虚框(a)中电路，其输出为0～4 V可调，可模仿湿度RH改变规模。
虚框(b)中电路可发生安稳输出1.079 V。依据运算放大器规划的减法电路如虚框(c)中所示。依据表1中不同湿度RH值下传感器输出值调理电位器R2，得到相应的收集模块输出值，由表1中数据及图3所示曲线可知，湿度收集模块完成了其输出电压值与湿度值呈正份额函数线性关系，即式(2)所示。
2.2 压频转化模块规划
压频转化模块由集成运算放大器差分积分电路及555定时器单稳态触发电路构成，如图4所示。其间，R1=R4，C1=C4，电路输出高电平记为Uoh，低电平记为Uol，要求UiUoh。
依据555定时器的内部结构剖析得，图4中压频转化电路含两种状况：初始状况和安稳状况。在这两个状况下，Utr，Uth和Uo的波形如图5所示。
初始状况：上电时，Utr，Uth均为低电平1/3VCC，555则输出Uoh，差分积分电路中C1、C4从Utr=0 V开端充电，单稳态电路中C2也从Uth=0 V开端充电，恰当挑选电路参数，使得Utr充电到>1/3VCC时，C2上充的电压Uth2/3VCC，则输出坚持Uoh，C1、C4、 C2持续充电，当C2上充的电压Uth>2/3VCC时，Utr依然>1/3VCC，输出则变为Uol，此刻，C2经过555内部放电管敏捷放电为0 V，即Uth=0 V2/3VCC，而C1、C4经过电阻R1、R4缓慢放电，若放电依然Utr>1/3VCC，则输出坚持，电路持续放电。
安稳状况：当放电使得Utr1/3VCC时，因为此刻Utr=0 V2/3VCC，则输出变为Uoh，此刻C1、C4从Utr=1/3VCC开端充电，C2则从Uth=0 V开端充电，则必定有Utr充电到>1/3VCC时，C2上充的电压Uth2/3VCC，则输出坚持Uoh，C1、C4、C2持续充电，当 C2上充的电压Uth>2/3VCC时，Utr依然>1/3VCC，输出则变为Uol，此刻，C2经过555内部放电管敏捷放电为0 V，即Uth=0 V2/3VCC，而C1、C4经过电阻R1、R4缓慢放电，若放电依然Utr>1/3VCC，则输出坚持Uol，电路持续放电，当放电使得 Utr1/3VCC时，因为此刻Uth=0 V2/3VCC，则输出变为Uoh。则该安稳状况不断重复。
依据以上剖析可知，进入安稳态后，若令充电时刻为t1，放电时刻为t2，周期为T=t1+t2，由555电路构成的单稳态电路剖析知：
因而，本文规划中，取C2=10μF，则R2=466.9 Ω(实践用1 kΩ电位器)。
本文依据multisim软件。针对10个不同输入状况对图4所示电路进行了仿真。经过仿真，调理参数R2=1kx48.8%=488 Ω，其它参数如图4所示不变。图6所示为部分输入时仿真所得，和的波形，波形成果与前文剖析共同。表2为一切仿真状况数据成果计算。依据表2中仿真数据制作出图7所示压频转化线性关系曲线。由表2及图7成果可知，本文规划的压频转化电路转化精度高，且转化线性度高。
2.3 湿度丈量及显现模块规划
本文规划的湿度丈量及显现模块如图8所示。规划100进制BCD计数器对压频转化电路输出频率信号进行计数，规划多谐振荡器发生图中所示波形①作为计数器使能信号，波形①经过非门取反后发生波形②作为锁存器CLK信号，波形②经过非门取反后发生波形③作为计数器清零信号。整个操控端信号完成如下操控时序：计数器计数结束时锁存计数值，锁存好计数值后清零计数器，以等候6 s后进行下一次计数。该部分具体规划及电路仿真不在本节赘述。
3 整体规划
依据图1规划计划，将2.1～2.3节介绍的各模块规划电路进行衔接即可得到依据555定时器规划的湿度检测体系的整体电路，本节模仿表1中环境RH值对整体电路进行了仿真。不同RH值的环境下，数码管显现的数据如表3所示，本文提出的湿度检测电路精确，存在差错为1%～3%。
4 定论
本文依据555定时器规划的湿度检测电路精确、安稳，转化精度高，线性度高，成本低。规划计划交融了模仿电子技术及数字电子技术课程根本教育内容，可作为实践项目用于教育。
