单片机湿度传感器

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1、基于单片机的温湿度感测系统的实现2012-03-05来源：中国仪表网　　温湿度的测量与控制在工业生产、气象、环保及日常生活的许多领域得到越来越广泛的应用，有很多地方都需要对温度和湿度进行定时或实时监控。人们除对温湿度传感器的普通性能(如精确度、长期漂移特性等)感兴趣外，还把目光聚集到其在不同环境下的耐久性、元件尺寸、数字化、简单和快速的系统综合特性上。SHTll是瑞士Sensirion公司生产的具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器，可用来测量相对湿度、温度和露点等参数，具有数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换的特点。该传感器将CMOS芯片技术与传感器技术融

2、合，为开发高集成度、高精度、高可靠性的温湿度测控系统提供了解决方案。　　　　1、系统组成及硬件设计　　　　温湿度感测系统将单片机与温湿度传感器等技术相结合，以PIC单片机为微控制器，利用数字温湿度传感器SHTll对环境的温度和相对湿度进行检测，通过二线串行接口将数字温湿度信号送至PIC微控制器，最后利用PIC微控制器完成相对湿度的非线性补偿和温度补偿，并将实际温度和相对湿度值送液晶显示器显示，从而实现对环境温湿度的测控。温湿度感测系统主要由温湿度传感器SHTll和PIC单片机以及162字符型液晶显示屏组成。　　　　1．1数字温湿度传感器SHTll　　　　温湿度传感器SHTll将温度感测、

3、湿度感测、信号变换、A／D转换和加热器等功能集成到一个芯片上，其内部结构如图1所示。该芯片包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件。这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号，该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大，然后进入一个14位的A／D转换器，最后经过二线串行数字接口输出数字信号。SHTll在出厂前，都会在恒湿或恒温环境中进行校准，校准系数存储在校准寄存器中，在测量过程中，校准系数会自动校准来自传感器的信号。此外，SHTll内部还集成了一个加热元件，加热元件接通后可以将SHTll的温度升高5℃左右，同时功耗也会有所增加。此功能主要为了比较加热前后的温度和湿

4、度值，可以综合验证两个传感器元件的性能。在高湿(>95％RH)环境中，加热传感器可预防传感器结露，同时缩短响应时间，提高精度。加热后SHTll温度升高、相对湿度降低，较加热前，测量值会略有差异。　　　　单片机和温湿度传感器通信采用串行二线接口SCK和DATA，其中SCK为时钟线，DATA为数据线，硬件接口电路非常简单。需要注意的是：DATA数据线需要外接上拉电阻，时钟线SCK用于微处理器和SHTll之间通信同步，由于接口包含了完全静态逻辑，所以对SCK最低频率没有要求，当工作电压高于4．5V时，SCK频率最高为10MHz，而当工作电压低于4．5V时，SCK最高频率为1MHz。由于所用单片

5、机不具备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RA0口来虚拟数据线DATA，RA1口线来虚拟时钟线，并在DATA端接入一只10kΩ的上拉电阻，同时，在VDD及GND端接入一只0．1μF的去耦电容。　　　　硬件连接如图2所示。　　　　1．2162字符型液晶显示模块　　　　162字符型液晶显示模块是发展比较成熟的一种液晶显示屏，应用相当广泛。它是一类专用于显示字母、数字、符号等的点阵液晶显示模块，可显示两行，每行可以显示16个字符，162字符型液晶显示模块应用到温湿度感测系统中显示温湿度，直观方便又节约成本。　　　　该显示屏是一个以若干5x8或5x11点阵块组成的

6、显示字符群。其中，字符群中的每一个字符块为一个字符单位，字符间的点距和行距均为一个点的宽度。它的内部有字符发生器CGROM，可以显示160个5x7和32个5x10点阵字符，具有64个字节的CGRAM，可以自定义8个5x8或4个5x11点阵字符，有80个显示存储器DDRAM的地址。　　　　162字符型液晶显示模块由16个引脚组成，具体的引脚功能如表1所示。　　　　控制器接口信号说明：也就是RS、R／W和E信号的配合选择决定控制接口的4种模式，如表2所示。　　　　162模块与单片机的接口电路如图3所示。　　　　硬件将162模块的数据总线的低4位接为常态，在软件中设置数据总线长度为4位，4位数

7、据总线时序图如图4所示。　　　　2、系统软件设计　　　　2．1温湿度读取　　　　单片机和温湿度传感器通信采用串行二线接口SCK和DATA，该二线串行通信协议和I2C协议是不兼容的。由于采用二线串行接口，对于SHTll的操作按照严格时序，共有5条用户命令，分别是测量温度命令(03H)、测量湿度命令(05H)、读寄存器状态命令(07H)、写寄存器状态命令(06H)和软启动命令(1EH)。　　　　单片机发出启动命令，随后发出一个后续8位命