数字式温湿度传感器SHT11在51单片机系统的应用

说 明

（１）传输开始

初始化传输时，应首先发出“传输开始”命令，该命令可在ＳＣＫ为高时使ＤＡＴＡ由高电平变为低电平，并在下一个ＳＣＫ为高时将ＤＡＴＡ升高。

接下来的命令顺序包含三个地址位（目前只支持“０００”）和５个命令位，当ＤＡＴＡ脚的ａｃｋ位处于低电位时，表示ＳＨＴ１１正确收到命令。

（２）连接复位顺序

如果与ＳＨＴ１１传感器的通讯中断，下列信号顺序会使串口复位：即当ＤＡＴＡ线处于高电平时，触发ＳＣＫ ９次以上（含９次），此后应接着发一个“传输开始”命令。

表2 SHT11状态寄存器类型及说明

（３）温湿度测量时序

当发出了温（湿）度测量命令后，控制器就要等到测量完成。使用８／１２／１４位的分辨率测量分别需要大约１１／５５／２１０ｍｓ的时间。为表明测量完成，ＳＨＴ１１会使数据线为低，此时控制器必须重新启动ＳＣＫ，然后传送两字节的测量数据与１字节ＣＲＣ校验和。控制器必须通过使ＤＡＴＡ为低来确认每一个字节，所有的量均从右算，ＭＳＢ列于第一位。通讯在确认ＣＲＣ数据位后停止。如果没有用ＣＲＣ－８校验和，则控制器就会在测量数据ＬＳＢ后保持ａｃｋ为高来停止通讯，ＳＨＴ１１在测量和通讯完成后会自动返回睡眠模式。需要注意的是：为使ＳＨＴ１１的温升低于０．１℃?此时的工作频率不能大于标定值的１５％（如：１２位精确度时，每秒最多进行３次测量）。测量温度和湿度命令所对应的时序如图４所示。



３．３ 寄存器配置

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。

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 ｃｈａ