I2C总线数字式温湿度传感器SHT11及其在单片机系统的应用

ＳＨＴ１１传感器中的一些高级功能是通过状态寄存器来实现的，寄存器各位的类型及说明见表２所列。下面对寄存器相关位的功能说明：

（１）加热

使芯片中的加热开关接通后，传感器温度大约增加５℃，从而使功耗增加至８ｍＡ＠５Ｖ。加热用途如下：

●通过对启动加热器前后的温、湿度进行比较，可以正确地区别传感器的功能；

●在相对湿度较高的环境下，传感器可通过加热来避免冷凝。

（２）低电压检测

ＳＨＴ１１工作时可以自行检测ＶＤＤ电压是否低于２．４５Ｖ，准确度为±０．１Ｖ。

（３）下载校准系数

为了节省能量并提高速度，ＯＴＰ在每次测量前都要重新下载校准系数，从而使每一次测量节省８．２ｍｓ的时间。

（４）测量分辨率设定

将测量分辨率从１４位（温度）和１２位（湿度）分别减到１２位和８位可应用于高速或低功耗场合。
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４　应用说明

４．１ 运行条件

测量量程以外的温度会使湿度信号暂时地偏移＋３％。然后传感器会慢慢返回到校准条件。若将芯片在湿度小于５％环境下加热２４小时到９０℃，芯片就会迅速恢复高相对湿度、高温度环境的影响，但是，延长强度条件会加速芯片的老化。

４．２ 安装注意事项

由于大气的相对湿度与温度的关系比较密切，因此，测量大气温度时的要点是将传感器与大气保持同一温度，如果传感器线路板上有发热元件，ＳＨＴ１１应与热源保持良好的通风，为减少ＳＨＴ１１和ＰＣＢ之间的热传导，应使铜导线最细并在其中加上窄缝，同时应避免使传感器在强光或ＵＶ下曝晒。

传感器在布线时，ＳＣＫ和ＤＡＴＡ信号平行且相互接近，或信号线长于１０ｃｍ时，均会产生干扰信息，此时应在两组信号之间放置ＶＤＤ或ＧＮＤ。

５　具体应用

图５是ＡＴ８９Ｃ２０５１单片机与ＳＨＴ１１的接口电路。由于ＡＴ８９Ｃ２０５１不具备Ｉ２Ｃ总线接口，故使用单片机通用Ｉ／Ｏ口线来虚拟Ｉ２Ｃ总线，并利用Ｐ１．０来虚拟数据线ＤＡＴＡ，利用Ｐ１．１口线来虚拟时钟线，并在ＤＡＴＡ端接入一只４．７ｋΩ的上拉电阻，同时，在ＶＤＤ及ＧＮＤ端接入一只０．１μＦ的去耦电容。下面给出与上述硬件电路配套的Ｃ５１应用程序。

＃ｄｅｆｉｎｅ ＤＡＴＡ Ｐ１＿１

＃ｄｅｆｉｎｅ ＳＣＫ Ｐ１＿０

＃ｄｅｆｉｎｅ ＡＣＫ １

＃ｄｅｆｉｎｅ ｎｏＡＣＫ ０

＃ｄｅｆｉｎｅ ＭＥＡＳＵＲＥ_ＴＥＭＰ ０ｘ０３ ／／测量温度命令

＃ｄｅｆｉｎｅ ＭＥＡＳＵＲＥ_ＨＵＭＩ ０ｘ０５ ／／测量湿度命令

／／读温湿度数据

ｃｈａｒ ｓ－ｍｅａｓｕｒｅ(ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ ＊ｐ- ｖａｌｕｅ, ｕｎ-ｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ ＊ｐ_ｃｈｅｃｋｓｕｍ, ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ ｍｏｄｅ)

{

ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ ｅｒｒｏｒ＝０;

ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｉ;

ｓ_ｔｒａｎｓｓｔａｒｔ(); ／／传输开始

ｓｗｉｔｃｈ(ｍｏｄｅ){

ｃａｓｅ

ＴＥＭＰ:ｅｒｒｏｒ＋＝ｓ_ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｍｅａｓｕｒｅ_ｔｅｍｐ);

ｂｒｅａｋ;

ｃａｓｅ

ＨＵＭＩ:ｅｒｒｏｒ＋＝ｓ_ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｍｅａｓｕｒｅ_ｈｕｍｉ);ｂｒｅａｋ;

ｄｅｆａｕｌｔ:ｂｒｅａｋ;

}

ｆｏｒ(ｉ＝０;ｉ＜６５５３５;ｉ＋＋) ｉｆ(ＤＡＴＡ＝＝０) ｂｒｅａｋ;

ｉｆ (ＤＡＴＡ) ｒｅｅｏｒ＋＝１;

＊(ｐ_ｖａｌｕｅ)＝ｓ_ｒｅａｄ_ｂｙｔｅ(ＡＣＫ);

＊(ｐ_ｖａｌｕｅ＋１)＝ｓ_ｒｅａｄ_ｂｙｔｅ(ＡＣＫ);

＊ｐ_ｃｈｅｃｋｓｕｍ＝ｓ_ｒｅａｄ_ｂｙｔｅ(ｎｏＡＣＫ);

ｒｅｔｕｒｎ ｅｒｒｏｒ;

}

／／温湿度值标度变换及温度补偿

ｖｏｉｄ ｃａｌｃ_ｓｔｈ１５(ｆｌｏａｔ ＊ｐ_ｈｕｍｉｄｉｔｙ,ｆｌｏａｔ ＊ｐ_ｔｅｍｐｅｒａ-ｔｕｒｅ)

{

ｃｏｎｓｔ ｆｌｏａｔ ｃ１＝－４．０;

ｃｏｎｓｔ ｆｌｏａｔ ｃ２＝０．０４０５;

ｃｏｎｓｔ ｆｌｏａｔ ｃ３＝－０．０００００２８;

ｃｏｎｓｔ ｆｌｏａｔ ｔ１＝－０．０１;

ｃｏｎｓｔ ｆｌｏａｔ ｔ２＝０．００００８;

ｆｌｏａｔ ｒｈ＝×ｐ_ｈｕｍｉｄｉｔｙ;

ｆｌｏａｔ ｔ＝×ｐ_ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ;

ｆｌｏａｔ ｒｈ_ｌｉｎ;

ｆｌｏａｔ ｔｈ_ｔｕｒｅ;

ｆｌｏａｔ ｔ_ｃ;

ｔ_ｃ＝ｔ×０．０１－４０;

ｒｈ_ｌｉｎ＝ｃ３×ｒｈ×ｒｈ＋ｃ２×ｒｈ＋ｃ１;

ｔｒｈ_ｔｕｒｅ＝(ｔ_ｃ－２５)×(ｔ１＋ｔ２×ｒｈ)＋ｒｈ_ｌｉｎ;

×ｐ_ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＝ｔ－ｃ;

×ｐ_ｈｕｍｉｄｉｔｙ＝ｒｈ_ｔｕｒｅ;

}

／／从相对温度和湿度计算露点

ｃｈａｒ ｃａｌｃ_ｄｅｗｐｏｉｎｔ(ｆｌｏａｔ ｈ,ｆｌｏａｔ ｔ)

{ｆｌｏａｔ ｌｏｇｅｘ,ｄｅｗ_ｐｏｉｎｔ;

ｌｏｇｅｘ＝０．６６０７７＋７．５×ｔ／(２３７．３＋ｔ)＋[ｌｏｇ１０(ｈ)－２];

ｄｅｗ_ｐｏｉｎｔ＝(ｌｏｇｅｘ－０．６６０７７)×２３７．３／(０．６６０７７＋７．５－ｌｏｇｅｘ);

ｒｅｔｕｒｎ ｄｅｗ_ｐｏｉｎｔ;

}

限于篇幅，上述程序中未给出传输开始、写字节数据、读字节数据函数。

６　结束语

ＳＨＴ１１数字式温湿度传感器由于将温度传感器、湿度传感器、信号调理、模／数转换器、标定参数及Ｉ２Ｃ总线接口全部集成到传感器内部，因此，既提高了传感器的性能，又降低了成本、减少了体积，同时也非常便于和微控制器接口，由此可见，该传感器是嵌入式系统温湿度测试的理想选择。