请教STM32F103ZET6检测HR202湿敏电阻时遇到的问题

liu410

最近需要用STM32F103系列的单片机来检测HR202湿敏电阻传感器的湿度数值。
但是网上则可参考资料少得可怜，基本是51单片机或者是其他单片机的历程，有参考意义，但是不大（可能是个人能力问题）。
但是在检测过程中遇到了几个问题，目前检测到的读数有偏差，所以在论坛中请教一下各位大神：

1.在检测过程中，我将HR202湿敏电阻替换为定值电阻，想利用单片机检测电阻的阻值，来验证是否阻值读取是否正确，如果定值电阻阻值读取正确则表示湿敏电阻也会读取正确，但是在读取过程中，单片机读取到的阻值误差过大下面我会附上我采集到的电阻数值，不知道是我的电路问题还是代码问题，所以想请教一下论坛大神解答。

以下是我的检测电路以及代码。

我使用的检测方法是IO测电阻法

定时器等库函数是正点原子标准库历程。

变量time_jishi我放在定时器中++。

1. #include "stm32f10x.h"
   
2. #include "sys.h"
   
3. #include "delay.h"
   
4. #include "gpio.h"
   
5. #include "key.h"
   
6. #include "timer.h"
   
7. 
   
8.         
   
9. #define test1 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_3)
   
10. 
    
11. #define  hr202 PAout(1)   // 湿敏
    
12. #define  ref PAout(2)     // 电阻
    
13. #define  test PAout(3)    //io 读取高电平
    
14. 
    
15. 
    
16. unsigned long time_ref = 0;       //精确到us
    
17. unsigned long time_hr = 0;
    
18. unsigned long time_jishi = 0;    //精确到us    去中断
    
19. unsigned long res_hr;
    
20. unsigned char humidity = 0;
    
21. 
    
22. 
    
23. void gpio_out_Init(void)
    
24. {
    
25.                 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    
26.                 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); // 打开gpio2 的时钟
    
27.                 GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;    //推挽输出
    
28.                 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;           
    
29.                 GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    
30.                 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
31.                 GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3);      //拉高
    
32.        
    
33. }
    
34. //
    
35. void gpio_in_Init(void)
    
36. {
    
37.                 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;       
    
38.                  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);         //使能B端口时钟
    
39.           GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1| GPIO_Pin_3;         
    
40.            GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;                    //shang拉输入
    
41.           GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;      //速度50MHz
    
42.           GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                       //初始化GPIOD3,6
    
43.            GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_3);
    
44. }
    
45. 
    
46. 
    
47. void gpio_in_Init2(void)
    
48. {
    
49.                 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;       
    
50.                  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);         //使能B端口时钟
    
51.           GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2| GPIO_Pin_3;         
    
52.            GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;                    //shang拉输入
    
53.           GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;      //速度50MHz
    
54.           GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                       //初始化GPIOD3,6
    
55.            GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3);
    
56. }
    
57. 
    
58. //查表函数
    
59. void res2humidity(unsigned int res)
    
60. {
    
61.   unsigned char humidity10 = 0; //十位
    
62.   unsigned char humidity1 = 0;//个位
    
63.   if((res>28)&&(res<50000))//湿度范围在20%~90%之间
    
64.   {
    
65.     if((res>28)&&(res<40))
    
66.     {humidity10 = 8;humidity1 = 10 - (res-28)*0.4;}    //按直线关系处理 数据不是太准确
    
67.     if((res>40)&&(res<57))
    
68.     {humidity10 = 8;humidity1 = 5 - (res-40)*0.29;}
    
69.     if((res>57)&&(res<84))
    
70.     {humidity10 = 7;humidity1 = 10 - (res-57)*0.185;}
    
71.     if((res>84)&&(res<130))
    
72.     {humidity10 = 7;humidity1 = 5 - (res-84)*0.11;}
    
73.     if((res>130)&&(res<195))
    
74.     {humidity10 = 6;humidity1 = 10 - (res-130)*0.076;}
    
75.     if((res>195)&&(res<310))
    
76.     {humidity10 = 6;humidity1 = 5 - (res-195)*0.043;}
    
77.     if((res>310)&&(res<490))
    
78.     {humidity10 = 5;humidity1 = 10 - (res-310)*0.027;}
    
79.     if((res>490)&&(res<870))
    
80.     {humidity10 = 5;humidity1 = 5 - (res-490)*0.0131;}
    
81.     if((res>870)&&(res<1600))
    
82.     {humidity10 = 4;humidity1 = 10 - (res-870)*0.0068;}
    
83.     if((res>1600)&&(res<3100))
    
84.     {humidity10 = 4;humidity1 = 5 - (res/100-16)*0.33;}
    
85.     if((res>3100)&&(res<6300))
    
86.     {humidity10 = 3;humidity1 = 10 - (res/100-31)*0.156;}
    
87.     if((res>6300)&&(res<13000))
    
88.     {humidity10 = 3;humidity1 = 5 - (res/100-63)*0.07;}
    
89.     if((res>13000)&&(res<26000))
    
90.     {humidity10 = 2;humidity1 = 10 - (res/1000-13)*0.38;}
    
91.     if((res>26000)&&(res<5000))
    
92.     {humidity10 = 2;humidity1 = 5 - (res/1000-26)*0.208;}
    
93.   }
    
94.   humidity = humidity10*10+humidity1;
    
95. }
    
96. 
    
97.        
    
98. int main()
    
99. {
    
100.                 TIM3_Int_Init(71,71);//10Khz的计数频率，计数到1000为100ms  
     
101. 
     
102.                 // 初始化TIM3，设置1us的定时周期  
     
103.                 // arr = 0 (因为计数器从0开始，并在达到1时溢出)  
     
104.                 // psc = 71 (72MHz / (71 + 1) = 1MHz，即每个时钟周期1us)        
     
105. //                NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
     
106.                 SystemInit();
     
107.                 delay_init();
     
108.          
     
109. while(1)
     
110. {
     
111. 
     
112.     gpio_out_Init();
     
113.           test=0;
     
114.           hr202=0;
     
115.           ref=0;
     
116.                 delay_ms(5);
     
117.        
     
118.           gpio_in_Init();
     
119.           ref = 1;       
     
120.           TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);       //定时器开启  
     
121.                 while(!test1);
     
122.                 TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);                        //定时器关闭
     
123.                 time_ref=time_jishi;   //开启定时器  us级  去中断 读取变量    us级    us级   us级   !!!  
     
124.                 time_jishi=0;
     
125.        
     
126.                 gpio_out_Init();
     
127.                 test=0;
     
128.                 hr202=0;
     
129.                 ref=0;
     
130.                 delay_ms(5);
     
131.        
     
132.           //hr202充电
     
133.                 gpio_in_Init2();
     
134.                 hr202 = 1;
     
135.                 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);         //定时器开启
     
136.                  while(!test1);
     
137.                 TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);                        //定时器关闭
     
138.                  time_hr=time_jishi;
     
139.                 time_jishi=0;
     
140.                
     
141.                   //计算hr202电阻
     
142.                 res_hr = time_hr*100/time_ref;     //结果扩大了10倍        res_hf 范围 是否满足  20 30  40
     
143.                 res2humidity(res_hr);                         
     
144. }
     
145. }
     

复制代码

cyq001

用过这个电路,我实际测试电容是0.47uf都充不上去,何况楼主用了10uf,肯定不行,用这里的电路可以测到湿敏电阻,但是感觉不是很准确https://www.amobbs.com/forum.php ... F%E7%94%B5%E9%98%BB

lb0857

外部电阻电容都不要;ad端口直接和基准电压接  
判定是不是adc程序问题
确认软件没有问题了再查硬件
二者混为一谈 够一壶好的喝

liu410

cyq001 发表于 2024-7-29 21:19
用过这个电路,我实际测试电容是0.47uf都充不上去,何况楼主用了10uf,肯定不行,用这里的电路可以测到湿敏电阻 ...
(引用自2楼)

好的谢谢

liu410

我32的代码是通过改写51单片机获得的，自认为是没什么错误的

电路图也更新为指导手册上的电路图

希望有大神能指点一二

1. #include "reg52.h"
   
2. #include "typedef.h"
   
3. 
   
4. sbit hr202 = P1^3;
   
5. sbit ref = P1^4;
   
6. sbit test = P1^5;
   
7. 
   
8. unsigned long time0int = 0;
   
9. unsigned long time_ref = 0;    //精确到us
   
10. unsigned long time_hr = 0;
    
11. unsigned int res_hr;
    
12. unsigned char humidity = 0;
    
13. 
    
14. void res2humidity(unsigned int res);
    
15. 
    
16. void Time0_Init()
    
17. {
    
18. TMOD = 0X01;
    
19. TH0 = (65536-50000)/256;
    
20. TL0 = (65536-50000)%6;
    
21. ET0 = 1;
    
22. EA = 1;
    
23. }
    
24. 
    
25. 
    
26. void main()
    
27. {
    
28. Lcd_Init();
    
29. Write_String(0x80,"humidity:");
    
30. Time0_Init();
    
31. while(1)
    
32. {
    
33.   P1M1 = 0X00;
    
34.   test = 0;//都设置为0，让电容放点
    
35.   hr202 = 0;
    
36.   ref = 0;
    
37.   delayms(10);
    
38.   //标准电阻充电
    
39.   P1M1 = 0X28; //高阻输入
    
40.   ref = 1;
    
41.   TR0 = 1;//start time0
    
42.   while(!test);
    
43.   TR0 = 0;//STOP
    
44.   time_ref = 50000*time0int + (TH0*256+TL0);//精确到us
    
45.   TH0 = (65536-50000)/256;
    
46.   TL0 = (65536-50000)%256;
    
47.   time0int = 0;
    
48.   //放电
    
49.   P1M1 = 0X00;
    
50.   test = 0;//都设置为0，让电容放点
    
51.   hr202 = 0;
    
52.   ref = 0;
    
53.   delayms(10);
    
54. 
    
55.   //hr202充电
    
56.   P1M1 = 0X30;
    
57.   hr202 = 1;
    
58.   TR0 = 1;
    
59.   while(!test);
    
60.   TR0 = 0;
    
61.   time_hr = 50000*time0int + (TH0*256+TL0);//精确到us
    
62.   TH0 = (65536-50000)/256;
    
63.   TL0 = (65536-50000)%256;
    
64.   time0int = 0;
    
65. 
    
66.   //计算hr202电阻
    
67.   res_hr = time_hr*100/time_ref;     //结果扩大了10倍
    
68.   res2humidity(res_hr);
    
69.   Write_Char(0xc0,humidity/10+48);
    
70.   Write_Char(0xc1,humidity+48);
    
71. }
    
72. }
    
73. 
    
74. //查表函数
    
75. void res2humidity(unsigned int res)
    
76. {
    
77.   unsigned char humidity10 = 0; //十位
    
78.   unsigned char humidity1 = 0;//个位
    
79.   if((res>28)&&(res<50000))//湿度范围在20%~90%之间
    
80.   {
    
81.     if((res>28)&&(res<40))
    
82.     {humidity10 = 8;humidity1 = 10 - (res-28)*0.4;}    //按直线关系处理 数据不是太准确
    
83.     if((res>40)&&(res<57))
    
84.     {humidity10 = 8;humidity1 = 5 - (res-40)*0.29;}
    
85.     if((res>57)&&(res<84))
    
86.     {humidity10 = 7;humidity1 = 10 - (res-57)*0.185;}
    
87.     if((res>84)&&(res<130))
    
88.     {humidity10 = 7;humidity1 = 5 - (res-84)*0.11;}
    
89.     if((res>130)&&(res<195))
    
90.     {humidity10 = 6;humidity1 = 10 - (res-130)*0.076;}
    
91.     if((res>195)&&(res<310))
    
92.     {humidity10 = 6;humidity1 = 5 - (res-195)*0.043;}
    
93.     if((res>310)&&(res<490))
    
94.     {humidity10 = 5;humidity1 = 10 - (res-310)*0.027;}
    
95.     if((res>490)&&(res<870))
    
96.     {humidity10 = 5;humidity1 = 5 - (res-490)*0.0131;}
    
97.     if((res>870)&&(res<1600))
    
98.     {humidity10 = 4;humidity1 = 10 - (res-870)*0.0068;}
    
99.     if((res>1600)&&(res<3100))
    
100.     {humidity10 = 4;humidity1 = 5 - (res/100-16)*0.33;}
     
101.     if((res>3100)&&(res<6300))
     
102.     {humidity10 = 3;humidity1 = 10 - (res/100-31)*0.156;}
     
103.     if((res>6300)&&(res<13000))
     
104.     {humidity10 = 3;humidity1 = 5 - (res/100-63)*0.07;}
     
105.     if((res>13000)&&(res<26000))
     
106.     {humidity10 = 2;humidity1 = 10 - (res/1000-13)*0.38;}
     
107.     if((res>26000)&&(res<5000))
     
108.     {humidity10 = 2;humidity1 = 5 - (res/1000-26)*0.208;}
     
109.   }
     
110.   humidity = humidity10*10+humidity1;
     
111. }
     
112. void time0_ser() interrupt 1
     
113. {
     
114. time0int++;
     
115. TH0 = (65536-50000)/256;
     
116. TL0 = (65536-50000)%256;
     
117. }

复制代码

liu410

好，现在遇到了新问题，电容已经是可以充电了电路没问题

这个湿敏电阻我在采用RC充放电路检测测试的时候发现了这样一个现象：
T1：精密电阻的充电时间
T2：可变电阻的充电时间
R1：精密电阻阻值
R2：可变电阻阻值
计算公式：R2＝T2×R1／T1
当我改变精密电阻阻值时京会影响到我的检测精度，例如当精密电阻为10K时，电路检测可变电阻为10K时是精准的，大于10K的电阻就会读数偏小，小于10K的读数就会偏大；当精密电阻为20K时，电路检测可变电阻为20K就是精准的，大于20K的电阻读数就会偏小，小于20K的读数就会偏大。

以上的问题我的想法是经过多次检测，通过软件将读数补正，但是我觉得方法稍显繁琐，所以认为可能这不是最优解，但是目前想不到更好的想法

kebaojun305

要啥充电电容    直接ADC采集

liu410

kebaojun305 发表于 2024-8-2 12:00
要啥充电电容    直接ADC采集
(引用自7楼)

因为传感器问题，湿敏电阻不能直接ADC采集，需要是交流电，不然会有极化现象，导致传感器失效

liu410

kebaojun305 发表于 2024-8-2 12:00
要啥充电电容    直接ADC采集
(引用自7楼)

因为传感器问题，湿敏电阻不能直接ADC采集，需要是交流电，不然会有极化现象，导致传感器失效

liu410

大佬们可不可以替我分析下是不是我写的定时器有问题，也就是说我的定时器分频定时时间过长？或者过短？

因为我看手册上说，是需要1KHz的工作频率，定时器的话，应该是1us的定时周期吧，我才疏学浅，还请有大佬指点下。

这里是初始化配置

1.                
   
2. TIM3_Int_Init(1,50);//10Khz的计数频率，计数到1000为100ms  
   
3. 
   
4.                 // 初始化TIM3，设置1us的定时周期  
   
5.                 // arr = 0 (因为计数器从0开始，并在达到1时溢出)  
   
6.                 // psc = 71 (72MHz / (71 + 1) = 1MHz，即每个时钟周期1us)        

复制代码

下边是库函数

1. //通用定时器3中断初始化
   
2. //这里时钟选择为APB1的2倍，而APB1为36M
   
3. //arr：自动重装值。
   
4. //psc：时钟预分频数
   
5. //这里使用的是定时器3!
   
6. void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
   
7. {
   
8.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
   
9.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
   
10. 
    
11.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能
    
12.        
    
13.         //定时器TIM3初始化
    
14.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值       
    
15.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
    
16.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
    
17.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
    
18.         TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
    
19. 
    
20.         TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断
    
21. 
    
22.         //中断优先级NVIC设置
    
23.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断
    
24.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //先占优先级0级
    
25.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;  //从优先级3级
    
26.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
    
27.         NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化NVIC寄存器
    
28. 
    
29. 
    
30.         TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIMx                                         
    
31. }
    
32. //定时器3中断服务程序
    
33. void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断
    
34. {
    
35.         if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)  //检查TIM3更新中断发生与否
    
36.                 {
    
37.                         TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update  );  //清除TIMx更新中断标志
    
38.                         time_jishi++;
    
39.                 }
    
40. }

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kebaojun305

liu410 发表于 2024-8-6 08:59
因为传感器问题，湿敏电阻不能直接ADC采集，需要是交流电，不然会有极化现象，导致传感器失效 ...
(引用自8楼)

你这是废话，说的别人不知道咋的    我都量产几个项目了。

kebaojun305

liu410

kebaojun305 发表于 2024-8-6 09:29
你这是废话，说的别人不知道咋的    我都量产几个项目了。
(引用自11楼)

好吧，我只是看指导手册上是这么写的，用电容充电的办法测，所以就一直想用这个方法测量

liu410

更新一下自己的进度，现在重新看手册，发现需要1KHz的工作频率，但是将定时器进行重新分频后，读数仍然不对，但是读数更贴近固定电阻的数值，再行是不是因为计数器在累加的间隔太大，毕竟有其他人的代码中写的是1us级的计数间隔

Doding

liu410 发表于 2024-8-8 14:53
更新一下自己的进度，现在重新看手册，发现需要1KHz的工作频率，但是将定时器进行重新分频后，读数仍然不对 ...
(引用自14楼)

用互补PWM输出1K方波，ADC用pwm触发采样。

liu410

Doding 发表于 2024-8-8 15:09
用互补PWM输出1K方波，ADC用pwm触发采样。
(引用自15楼)

谢谢你的方案，不过我被要求只能用RC冲电的办法来进行湿敏电阻阻值的测量，目前已经派出了电阻和电容的精度，只剩下这个内部定时器的原因了，正在从这里下手，如果最后RC冲电的办法可行，我会放在最后的

Doding

liu410 发表于 2024-8-8 15:34
谢谢你的方案，不过我被要求只能用RC冲电的办法来进行湿敏电阻阻值的测量，目前已经派出了电阻和电容的精 ...
(引用自16楼)

RC不准，没有AD才用这种，低温低湿的环境，电阻很大，需要很长时间充电。

liu410

Doding 发表于 2024-8-8 16:40
RC不准，没有AD才用这种，低温低湿的环境，电阻很大，需要很长时间充电。 ...
(引用自17楼)

感谢指点，这个设计主要是在常温下使用，应该不会有什么极端使用环境；不过你说RC不准，其实我也有些怀疑了，因为做了太久了，而且代码和电路都不复杂，不应当做不出来，哈哈哈哈哈

liu410

更新：没做出来，在这里发一下牢骚，我也不能怀疑是我的电路问题，妥妥按照手册来做的，一直都在怀疑代码，经过周末休息了一下，我充实设定了定时器的计数频率，发现好像对最终读数不大，到此次我也不知道应该怀疑什么了，我已经在怀疑RC充电发的可行性，网上也找不到STM32用RC充电法测电阻的例程，已经在怀疑可行性了，不过鉴于必须使用RC充电法，我只能用补正系数来把可变电阻阻值的读数拉向正常读数。

不过我在怀疑一件事，HR202湿敏电阻无法用万用表直接测量，是不是也代表RC充电法，不能完全用于湿敏电阻上。

目前的解决办法就是补正系数了，用最笨的办法，1K电阻1K电阻的测，最后得到补正系数的曲线，得出最终的电阻值，不够这个办法也有缺陷， 目前这个程序测量的电阻读数会有不同程度的跳跃，不过是范围性的，我现在打算进行一个平均值的取值，可以稳定点，不过就是读数频率会有所下降，希望下次更新我能完成完整的湿敏电阻测量。

PS：如果有哪位大神真的做过RC充电测电阻的实验，恳请能给我借鉴一下

liu410

更新进度

现在已经在做了补正系数了，现在是1K到100K是可以的，对应湿度大概就是60-90左右，但是超过100K之后的读数差距非常的细微，导致我在取平均值之后再加补正系数也是十分的不容易

目前在找关于RC充电实验的可行性的资料，看看能不能找到，或者有大神指导我的实验现象是否正确，哪里还需要做出改进

ysu_er

楼主对湿敏电容有研究么

liu410

ysu_er 发表于 2024-8-14 11:49
楼主对湿敏电容有研究么
(引用自21楼)

抱歉，暂时没有，现在光鼓捣这个湿敏电阻了