基于sht75温湿度传感器的设计与应用

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1、基于SHT75温湿度传感器的设计与应用DesignandApplicationofTemperatureandHumiditySensorsBasedonSHT75作者：刘锋王平付蔚重庆邮电大学网络控制技术与智能仪器仪表重点实验室   来源:  电子产品世界  摘要：系统基于SHT75温湿度传感器，利用EPA总线技术，实现有线网络的通信和对工业现场温度与湿度的监测，为用户提供一个适时性与便利性的远程监测系统。关键词：EPA总线技术；网络通信；SHT75；温湿度传感器*本项目得到了国家863项目（2006A

2、A040301）资助。2008年9月17日收到本文修改稿。引言　　在工业现场，特别是那些环境因素对生产过程影响比较大的车间，对现场环境因素的监测很重要，而随着工业自动化的迅速发展，工业以太网在工业中应用的普及，它能使用户对现场的一些环境因素实现一个远程的监测，突显其便利性和适时性。本系统就是基于SHT75温湿度传感器，利用工业以太网技术，实现对工业现场的温湿度的远程监测。温湿度测量的系统设计　　在工业现场中使用温湿度传感器，为了达到远程监测的目的，就少不了与工业以太网或其它工业现场总线网络相连，本系统就利

3、用工业以太网技术，由传感器SHT75采集工业现场的温湿度，经过CPU处理，通过工业以太网进行通信，实现上位机对现场环境温湿度的数据采集、监测。　　本温湿度测量系统包含了微处理器（C8051F120）、存储器、传感器模块、网络通信接口、串口通信等重要组成部分。在该设计中，电源使用了以太网供电设备，该设备除了用于网口通信，还提供设计中所需要的电源。该电源经过电平转换，为微处理器、存储器、传感器模块等提供所需的+5V和+3.3V电压。微处理器C8051F120通过I/O口与传感器模块进行数据交换。温湿度测量系统

4、的硬件框图如图1所示。图1温湿度测量系统框图处理器C8051F120　　C8051F120是美国Cygnal公司的一款控制芯片，它使用SiliconLab的专利CIP-51微控制器内核，具有64个数字I/O引脚、片内VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器,它使C8051F120器件成为真正能独立工作的片上系统；FLASH存储器具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051固件；片内JTAG调试电路允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式（不占用片内资源）、全速、在系统调

5、试，该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、单步及运行和停机命令；它能在工业温度范围（-45℃到+85℃）处工作，这些完全满足在工业现场使用的要求。　　微处理器部分的设计包含系统硬件的启动与复位、地址总线、数据总线的分配和定义、与外设传感器的连接等；系统由外部的22M钟振作为时钟源向CPU输入时钟信号；复位电路由10μF的电容、10K电阻组成低电平复位电路，该复位电路可实现上电低电平自动复位。传感器模块　　SHTxx系列单芯片传感器是由瑞士Sensirion的一款含有已校准数字信号输出的

6、温湿度复合传感器。传感器包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个14位的A/D转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。SHTxx采用串行接口，它的分辨率可以根据对现场的采集速率而进行调整，一般情况下默认的测量分辨率分别为14bit（温度）、12bit（湿度），如果在高速采集中就可分别降至12bit和8bit，对温度的量程范围：-40～123.8℃，湿度的量程范围：0～100%RH。它操作比较简单，只需用一组“启动传输”时序，就能实现传感器数据传输的初始化，同时，在测量和通讯结束后

7、，SHTxx会自动转入休眠模式，这大大的减少了功耗。我们选择的是SHT75，它的结构框图如图2所示。图2 SHT75结构框图　　SHT75与微处理器的连接，是通过C8051F120的两个I/O口来分别与传感器SHT10的SCK引脚和DATA引脚相连，来实现数据的交换；VDD与3.3V电压相连。为避免信号冲突，微处理器应驱动DATA在低电平，所以还必须在I/O电路中，DATA引脚上加上一个上拉电阻将信号提拉至高电平，用一个10KΩ的电阻接至3.3V电压。网络通信接口　　在设计中采用网络接口将温湿度传感器接入

8、工业以太网，数据由以太网传递到上位机中，实现工业现场的设备和上位机的通信。网络隔离器采用的是HR61H50L，网卡芯片使用的是RTL8019AS。　　RTL8019AS是REALTEK公司的高度集成以太网控制器，它能够简单的解答即插即用NE2000兼容适配器，这种适配器具有二重和功率下降特性。通过三电平控制特性，RTL8019AS是对网络设备GREENPC理想的选择。全二重功能能够模拟传播和接收在双绞线到全二重以太网交换机。这