基於VHDL的數字溼度計研究

摘要：溼度計是一種常用的檢測儀器，文中利用FPGA器件與HS1101溼度傳感器設計實現了一種簡易的數字溼度計，用於檢測室內溼度。該溼度計具有結構簡單、測量準確性高、穩定性好等優點。
關鍵詞：溼度；溼度傳感器；VHDL；FPGA

0 引言
溼度與人類的生存和社會活動密切相關。溼度檢測、控制、報警等被廣泛應用於各種場合，如軍事、氣象、農業、工業、醫療、建築以及家用電器等方面。
本文利用FPGA器件與HS1101溼度傳感器設計實現了一種簡易的數字溼度計，用於檢測室內溼度，它具有結構簡單、測量準確性高、穩定性好等優點。

1 硬體電路設計
數字溼度計硬體電路圖如圖1所示，由溼度檢測電路、AD轉換電路、FPGA電路板等組成。其中溼度檢測電路採用HS1101溼度傳感器用於檢測室內溼度。該傳感器具有性價比高、體積小、精度高、響應速度快等優點，廣泛應用於儀表、空調、除溼機、加溼機、倉儲、氣象以及工業自動化等領域。HS1101溼度傳感器是一種利用電容原理檢測的溼度傳感器，相對溼度的變化和電容值呈線性規律，在檢測中，電容值隨著空氣溼度的變化而變化。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/159434.htm

因此，本文利用將電容值的變化轉換成電壓的變化，然後利用AD轉換晶片ADC0804和FPGA器件進行數據採集。

2 軟體程序設計
根據系統的設計要求，將程序部分設計分為四個模塊，包括分頻模塊、AD轉換模塊、數據轉換模塊、顯示解碼模塊。採用OuartusII開發平臺和VHDL語言完成程序設計。
2．1 分頻模塊
分頻電路是FPGA設計中使用頻率非常高的基本單元之一。本設計的分頻電路簡單方便、節約資源、可移置性強、便於系統升級，同時在以後的FPGA設計中也有很大的應用空間。圖2分頻模塊中是將50MHz時鐘信號分頻為2kHz的頻率。

2．2 AD轉換模塊
AD轉換模塊如圖3所示。從分頻模塊的輸出埠clk 2k輸出2kHz到AD轉換模塊的clock埠作為時鐘頻率信號；intr為中斷信號；input data[7．．0]為溼度數據輸入埠，由溼度傳感器檢測的模擬信號，通過AD電路轉換為數位訊號傳給inputdata[7．．0]埠；cs是片選輸出埠，writeout是寫輸出埠，readout是讀輸出埠，分別對應ADC0804的片選／CS、讀控制／RD、寫控制／WR的引腳；dataout[7．．0]為數據輸出埠。

圖4為AD轉換模塊仿真圖，當復位鍵reset為0時，輸入數據為62時，輸出數據為0；當復位鍵reset為1時，輸入數據為28時，輸出數據為28。

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