新型温湿度传感器SHT10的原理及应用_传感器_工业自动化控制_735.doc

新型温湿度传感器SHT10的原理及应用_传感器_工业自动化控制 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、反应快、抗干扰能力强等优点。1 SHT10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，自动休眠；??? ◆出色的长期稳定性；??? ◆超小体积（表面贴装）；??? ◆测湿精度±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。 图1 SHT10典型应用电路 ??? （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总线但并不兼容I2C总线。??? ①串行时钟输入（SCK）。SCK引脚是MCU与SHTIO之问通信的同步时钟，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命令如表1所列。 表1 ??? （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。 图2 命令时序 ??? 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。 图3 复位时序 ??? （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。 图4 读时序 ??? 写状态寄存器时序如图5所示。 图5 写时序 4? 几点说明 ??? ①C