传感器与检测技术 湿敏电阻传感器 3-3-湿敏电阻传感器项目3-温湿度传感器实验.doc

PAGE 2 实验2 温湿度传感器实验 1.实验目的 学习温湿度传感器的使用方法； 2.实验设备 硬件：温湿度传感器节点，串口线； 软件：Keil u Vision4编译软件，STC下载软件STC_ISP，串口调试助手 芯片手册：配套光盘\附件\芯片手册\温湿度传感器； 源码路径：配套光盘\源代码\传感器原理与应用\实验2 温湿度传感器实验- hex文件路径：配套光盘\源代码\传感器原理与应用\实验2温湿度传感器实验- 3.实验原理 3.1 AM2321介绍 AM2321湿敏电容数字温湿度模块是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个高精度测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在单片机中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。标准单总线接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上。产品为3引线（单总线接口）连接方便。AM2321的响应时间约2S，这比一般的温湿度传感器的响应时间要快。 3.2 温湿度传感器AM2321的电路原理图 AM2321温湿度传感器的电路原理如图3.1所示。 图3.1 AM2321温湿度传感器电路 其SDA口连接到STC12C5A16S2的P1.1进行单总线通信，R1为上拉电阻，详情见其技术手册的P4。各PIN的分配如表1： 表1 AM2321引脚说明 PIN号 名称 描述 PIN1 VDD 电源（3.5--5.5V） PIN2 SDA 串行数据，双向口 PIN3 GND 地 PIN4 SCL 单总线通信模式接地 3.3 AM2321的传感器性能 AM2321的传感器参数如图3.2所示： 图3.2 AM2321传感器参数1 AM2321传感器另外一部分参数如图3.3所示: 图3.3 AM2321传感器参数2 3.4 AM2321的单总线通信协议 SDA用于微处理器与 AM2321之间的通讯和同步如图3.4所示, 采用单总线数据格式，一次传送40位数据，高位先出。具体通信时序如图3.5所示： 图3.4 单总线协议时序 单总线格式定义如表2所示： 表2 单总线格式定义 名称 单总线格式定义 起始信号 微处理器把数据总线（SDA）拉低一段时间（至少800us），通知传感器准备数据 响应信号 传感器把数据总线（SDA）拉低80us,再拉高80us以响应主机的起始信号。 数据格式 收到主机起始信号后，传感器一次性从数据总线(SDA）串出40位数据，高位先出 湿度 湿度分辨率是16Bit,高位在前；传感器传出的湿度值是实际湿度值的10倍 温度 温度分辨率是16Bit,高位在前；传感器传出的温度值是实际温度值的10倍； 温度最高位（Bit15)等于1表示负温度，温度最高位（Bit15)等于0表示正温度； 温度除了最高位（Bit14~~Bib0)表示温度值。 校验位 校验位 = 湿度高位 + 湿度低位 + 温度高位 + 温度低位 总线数据计算举例说明： 如果接收到的40位数据如表3所示： 0000 0010 1001 0010 0000 0001 0000 1101 1010 0010 湿度高8位 湿度低8位 温度高8位 温度低8位 校验位 计算： 0000 0010 + 1001 0010 + 0000 0001 + 0000 1101 + 1010 0010 = 1010 0010 （校验位） 接收数据正确，则湿度及温度的值如下： 湿度：0000 0010 1001 0010 = 0x0292H = 658, 即湿度 = 65.8%RH 温度：0000 0001 0000 1101 = 0x10DH = 269，即温度 = 26.9℃ 单总线具体通信时序： 用户主机（MCU）发送一次起始信号（把数据总线SDA拉低至少800μs）后，AM2321从休眠模式转换到高速模式。待主机开始信号结束后，AM2321发送响应信号，从数据总线SDA串行送出40Bit 的数据，先发送字节的高位；发送的数据依次为湿度高位、湿度低位、温度高位、温度低位、校验位，发送数据结束触发一次信息采集，采集结束传感器自动转入休眠模式，直到下一次通信来临。单总线具体通信时序如图5所示： 图3.5 具体单总线通讯时序 注：主机从AM2321读取的温湿度数据总是前一次的测量值，如两次测量间隔时间很长，请连续读两次以第二次获得的值为实时温湿度值，同时两次读取间隔时间最小为2S。 单总线