中科银河芯新型温湿度环境监测传感器应用方案

2023-07-30

无线温湿度传感器信息怎么传输给51单片机

通过无线传输模块。工作原理:由两个发射模块与一个接收模块组成,发射模块利用(DHT11)温湿度传感器采集环境温湿度数据并传送给C52单片机,单片机进行数据处理后利用无线传输模块并搜进行无线发送,同时无线传输模块具有接收功能,将收到困伍的数据传输给C51单片机,最后通过显示屏(LCD1602)显示出来。温度传感器是指能感受汪蔽或温度并转换成可用输出信号的传感器。

求新型

摘 要:详细介绍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专利技术将温度湿度传感器、A/D转换器及数字接口无缝结合,使传感器具有体积小、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来自传感器的命令、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

引 言

随着社会的不断发展前进,人们进入了数字化信息时代,对生活质量的要求越来证市件至维停老振拉府越高。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Sensirion360问答公司推出了SHTxx单片数字温湿度集成传感器适毫领米货口。采用CMOS过程微加工专利技术(CMOSens technology),确保产品具有极高的可靠性和出色的长期稳定性。该传感器由1个电容式聚合体测湿元件和1静仍次停则力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、反被接预操欢可交应快、抗干扰能力强肉了请况家情械相开上汽等优点。

1 SHT10的特料能易项责能好句换卷医

SHT10的主要特点如下由沿板做阿针

◆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定上款聚-wire),响应速度快;

◆超低功耗,自动休眠;

◆出色的长期稳定性;

◆超小体积(表面贴装);

◆测湿因刚千准目歌巴精度±45%RH,测温精度±0.5℃(25℃)。

2 引脚说明及接口电路

(1)典型应用电路

SHT10典型应用电路如图1所示

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(2)电源引脚(VDD、GND)

SHT10的供电电压为2.4V~5.5V。传感器上电后,要等待11ms,从“休眠”状态恢完哥营接师复。在此期间不发送任何指令。电源引脚(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(bidirectional 2-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总线说端留最态实沙但并不兼容I2C总线。

①串行时钟输入(SCK)。SCK引脚是MCU与SHTI德航没皇绍阳让械O之问通信的同步时菜笑汉若高绿钟,由于接口包含了全静态逻辑,因此没有最小时钟频率。

②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SC讲可促K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。

为避免数据发生冲突,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

(1)SHT10命令

SHT10命适无放发画府令如表1所列。

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(2)命令时序

发送一组“传输启动”序列进行数据传输初始化,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。

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紧接着的命令包括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)

“000 00101”为相对湿度(RH)量,“000 00101”为温度(θ)测量。发送一组测量命令后控制器要等待测量结束,这个过程大约需要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,最多能够缩短30%。SHT10下拉DATA至低电平而使其进入空闲模式。重新启动SCK时钟读出数据之前,控制器必须等待这个“数据准备好”信号。

接下来传输2个字节的测量数据和1个字节的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开始,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,通信结束。如果不使用CRC-8校验,控制器可以在测量数据LSB位之后,通过保持ACK位为高电平来结束本次通信。
测量和通信结束后,SHT10自动进入休眠状态模式。

(4)复位时序

如果与SHT10的通信发生中断,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,状态寄存器的内容仍然保留。

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(5)状态寄存器读写时序

SHT10通过状态寄存器实现初始状态设定。

读状态寄存器时序如图4所示。

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写状态寄存器时序如图5所示。
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4 几点说明

①CRC-8校验。整个数据的传输过程都由8位校验保证,确保任何错误的数据都能够被检测到并删除[1] 。

②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。

③转换为物理量输出相对湿度输出转换公式为:

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其中,RHlinear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,c1,c2,c3为系数,如表3所列。

当测量温度与25℃相差较大时,则需要考虑传感器的温度系数:

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其中,RHtrue为温度不等于25℃时相对湿度的实际值,θc为当前温度,t1、t2是系数,如表4所列。
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温度输出转换公式为:
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其中,θ为实际温度,SOθ为传感器输出的温度数值,θ1,θ2为系数,如表5、表6所列。
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由于湿度与温度经由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。具体算法可参阅参考文献[2] ,这里不再详述。

5 SHT10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位模式)上,如图6所示。

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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,提高了工作效率。

参考文献:

[1]Sensirion.CRC Calculation Application Note,2006.

[2]Sensirion.Dew-point Calculation Application Note,2006.

[3]Sensirion.SHT10 Humidity Sensor Datasheet,2007.

缩略语:

FCS Frame Check Sequence 帧校验序列

TTS Text To Speech 语音合成

SSP Synchronous Serial Port 同步串行口

SMC Symbolic Model Checking 符号模型检查

MANET Mobile Ad hoc NET 移动Ad Hoc网络

WMN Wireless Mesh Network 无线网状网
详情请点击:新型温湿度传感器SHT10的原理及应用

湿度传感器的应用

 (1)  温室养殖 现代农林畜牧各产业都有相当数量的温室,温室的湿度控制与温度控制同样重要,把湿度控制在农作物、树木、畜禽等生长适宜的范围,是减少病虫害、提高产量的条件之一。
(2)  气候监测 天气测量和预报对工农业生产、军事及人民生活和科学实验等方面都有重要意义,因而湿度传感器是必不可少的测湿设备,如树脂膨散式湿度传感器已用于气象气球测湿仪器上。

3) 精密仪器的使用保护 许多精密仪器、设备对工作环境要求较高。环境湿度必须控制在一定范围内,以保证它们的正常工作,提高工作效率及可靠性。如电话程控交换机工作湿度在55 % ±10 %较好。温度过高会影响绝缘性能,过低易产生静电,影响正常工作

(4) 物品储藏 各种物品对环境均有一定的适应性。湿度过高过低均会使物品丧失原有性能。如在高湿度地区,电子产品在仓库的损害严重,非金属零件会发霉变质,金属零件会腐蚀生锈。

  (5) 工业生产 在纺织、电子、精密机器、陶瓷工业等部门,空气湿度直接影响产品的质量和产量,必须有效地进行监测调控。

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