实验一 温湿度传感器

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1、实验1温湿度传感器应用实验练习一SHT10温湿度传感器【实验基础】实验学时2学时实验目的●了解温湿度传感器SHT10的工作原理、性能和指标●学习SHT10的使用方法●使用CPU的I/O管脚模拟SHT10的接口协议，实现温、温度信息的采集实验环境PC机一台(KEILMDK仿真软件)传感器实验箱一个U-link仿真器一个或51下载线一条【实验原理】一.SHT10原理与时序1.SHT10简介瑞士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(CMOSenstechnology)，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

2、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。2.SHT10的特点●SHT10的特点主要包括以下几个方面：●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±4.5%RH，测温精度±0.5℃(25℃)。表1-1-1STH系列温湿度传感器的参数说明测湿精度测温精度型号封装[%RH][℃]在25℃STH10±4.5±0.5SMD(LCC)ST

3、H11±3.0±0.4SMD(LCC)STH15±2.0±0.3SMD(LCC)STH71±3.0±0.44-pin单排直插STH75±1.8±0.34-pin单排直插3.引脚说明及接口电路(1)典型应用电路SHT10典型应用电路如下图所示。图1-1-1STH10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(bidirectional2-wire)在传感器

4、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。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。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。4.命令与时序(1)SHT10命令SHT10命令如表所

5、列。表1-1-2STH10命令命令代码保留0000x测量温度00011测量湿度00101读状态寄存器00111写状态寄存器00110保留0101x-1110x软复位，复位接口、清除状态寄存器为11110默认值，下一个命令前等待至少11ms(2)命令时序发送一组“传输启动”序列进行数据传输初始化，如下图所示。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1-1-2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

6、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)“00000101”为相对湿度(RH)量，“00000101”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

7、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，如下图所示。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