新型温湿度传感器SHT10的原理及应用.docx

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1、新型温湿度传感器SHT10的原理及应用liufb导语：随着社会的不断开展前进，人们进入了数字化信息时代，对生活质量的要求越来越高。汽车、空调、除湿器、烘干机等都已家喻户晓，它们都离不开对温度、湿度等环境因素的要求摘要：具体介绍Sensirion传感器公司推出的新型集成数字式温湿度传感器。该传感器采用CMOSens专利技术将温度、A/D转换器及数字接口无缝结合，使传感用具有体积小、响应速度快、接口简单、性价比高等特点。本文结合实例讲解该传感器的命令、时序，以及其在单片机系统中的应用。关键词：SHT10；温湿度传感器；数字传感器；ATmeg8L随着社会的不断开展前进，人们进入了信息时代，对生活质量

2、的要求越来越高。汽车、空调、除湿器、烘干机等都已家喻户晓，它们都离不开对温度、湿度等环境因素的要求。瑞士Sensirion公司推出了SHTxx单片数字温湿度集成传感器。采用CMOS经过微加工专利技术CMOSenstechnology，确保产品具有极高的可靠性和出色的长期稳定性。该由1个电容式聚合体测湿元件和1个能隙式测温元件组成，并与1个14位A/D转换器以及1个2-wire数字接口在单芯片中无缝结合，使得该产品具有功耗低、反响快、抗干扰才能强等优点。1SHT10的特点SHT10的主要特点如下：相对湿度和温度的测量兼有露点输出；全部校准，数字输出；接口简单2-wire,响应速度快；超低功耗，自

3、动休眠；出色的长期稳定性；超小体积外表贴装；测湿精度45%RH，测温精度0.525。2引脚讲明及接口电路1典型应用电路SHT10典型应用电路如图1所示。2电源引脚VDD、GNDSHT10的供电电压为2.4V5.5V。传感器上电后，要等待11ms，从“休眠状态恢复。在此期间不发送任何指令。引脚VDD和GND之间可增加1个100nF的电容器，用于去耦滤波。3串行接口SHT10的两线串行接口bidirectional2-wire在传感器信号读取和电源功耗方面都做了优化处理，其总线类似I2C总线但并不兼容I2C总线。串行时钟输入SCK。SCK引脚是MCU与SHTIO之问通讯的同步时钟，由于接口包含了全

4、静态逻辑，因此没有最小时钟频率。串行数据DATA。DATA引脚是1个三态门，用于MCU与SHT10之间的数据传输。DATA的状态在串行时钟SCK的下降沿之后发生改变，在SCK的上升沿有效。在数据传输期间，当SCK为高电平时，DATA数据线上必须保持稳定状态。为防止数据发生冲突，MCU应该驱动DATA使其处于低电平状态，而外部接1个上拉电阻将信号拉至高电平。3命令与时序1SHT10命令SHT10命令如表1所列。2命令时序发送一组“传输启动序列进展数据传输初始化，如图2所示。其时序为：当SCK为高电平时DT翻转保持低电平，紧接着SCK产生1个发脉冲，随后在SCK为高电平时DATA翻转保持高电平。紧

5、接着的命令包括3个地址位仅支持“000和5个命令位。SHT10指示正确接收命令的时序为：在第8个SCK时钟的下降沿之后将DATA拉为低电平ACK位,在第9个SCK时钟的下降沿之后释放DATA此时为高电平。3测量时序RH和T“00000101为相对湿度RH量，“00000101为温度测量。发送一组测量命令后控制器要等待测量完毕，这个经过大约需要20/80/320ms对应其8/12/14位的测量。测量时间随内部晶振的速度而变化，最多可以缩短30%。SHT10下拉DATA至低电平而使其进入空闲形式。重新启动SCK时钟读出数据之前，控制器必须等待这个“数据预备好信号。接下来传输2个字节的测量数据和1个

6、字节的CRC校验。MCU必须通过拉低DATA来确认每个字节。所有的数据都从MSB开场，至LSB有效。例如对于12位数据，第5个SCK时钟时的数值作为MSB位；而对于8位数据，第1个字节高8位数据无意义。确认CRC数据位之后，通讯完毕。假如不使用CRC-8校验，控制器可以在测量数据LSB位之后，通过保持ACK位为高电平来完毕本次通讯。测量和通讯完毕后，SHT10自动进入休眠状态形式。4复位时序假如与SHT10的通讯发生中断，可以通过随后的信号序列来复位串口，如图3所示。保持DATA为高电平，触发SCK时钟9次或者更多，接着在执行下次命令之前必须发送一组“传输启动序列。这些序列仅仅复位串口，状态存

7、放器的内容仍然保存。5状态存放器读写时序SHT10通过状态存放器实现初始状态设定。读状态存放器时序如图4所示。写状态存放器时序如图5所示。4几点讲明CRC-8校验。整个数据的传输经过都由8位校验保证，确保任何错误的数据都可以被检测到并删除sup1/sup。为保持自身发热温升小于0.1，SHTxx的激活时间不超过10%。如12位精度测量，每秒最多测量2次。转换为物理量输出相对湿度输出转换公式为：其中，RHsublinea/subr为25时相对湿度的线性值，SORH为传感器输出的相对湿度的数值,csub1/sub，csub2/sub,csub3/sub为系数，如表3所列。当测量温度与25相差较大时

8、，那么需要考虑传感器的温度系数：其中，RHsubtrue/sub为温度不即是25时相对湿度的实际值，c为当前温度，t1、t2是系数，如表4所列。温度输出转换公式为：其中，为实际温度，SO为传感器输出的温度数值，sub1/sub,sub2/sub为系数，如表5、表6所列。由于湿度与温度经过同一块芯片测量而得，因此SHT10可以同时实现高质量的露点测量。详细算法可参阅参考文献sup2/sup，这里不再详述。5SHT10与ATmegal的应用实例这里以SHT10与Atmel公司低功耗8位RISC指令集的ATmega8L内部8MHz振荡频率MCU的接口电路为例，给出实际应用电路及控制程序实例。本例采用

9、ATmega8L微控制器控制SHT10，读取温湿度数据，并将结果显示在LCD1602采用4位形式上，如图6所示。img=545,387chuandong/uploadpic/THESIS/2020/5/2020052722493158387L.jpg/img程序采用C语言模块化设计，大大方便被移植到其他MCU上使用，进步了工作效率。参考文献：1Sensirion.CRCCalculationApplicationNote,2006.2Sensirion.Dew-pointCalculationApplicationNote,2006.3Sensirion.SHT10HumiditySensorDatasheet,2007.b缩略语：FCSFrameCheckSequence帧校验序列TTSTextToSpeech语音合成SSPSynchronousSerialPort同步串行口SMCSymbolicModelChecking符号模型检查MANETMobileAdhocNET挪动AdHoc网络WMNWirelessMeshNetwork无线网状网详情请点击：0