电子版-20049月22—24日Sozopol，宝格丽应用SHT1171智能传感器.docVIP

应用SHT11/71智能传感器的温湿度测量 助理。Grisha Spasov教授，博士， Nikolay Kakanakov索非亚技术大学-科普罗夫迪夫计算机系统技术Tzanko Djustabanov街4000保加利亚普罗夫迪夫电话： + （ 359 32 ） 659 576 ; 659 724 E-mail: gvs@tu-plovdiv.bg, gvsp@digsys.bg 关键词：温湿度检测，智能传感器，分布式自动控制 本文章讲述了智能传感器的优点并提出了一个和Sensirion相结合的SHT11/17温湿度传感器，这是一款对于检测环境参数的开发式嵌入式系统的理想传感器。 用一个使用这种传感器的实例应用来加强对SHT11/71在实际工作条件下的介绍。该应用是用于监测温湿度的分散式系统。它使用一个集成web服务器的微控制器，主要负责信息传输和传感器管理。该系统具有可实现性和可测试性。 1.导言 温度和相对湿度的监测和控制在工业，科学，医疗保健农业和控制技术的进程。利用现代技术温度测量元件，湿度测量单元，放大器，模数转换器，数字接口，校准存储器和CRC逻辑在一个体积非常小单缩短开发时间和成本[1,3] 在这篇文章中我们以来自Sensirion的SHT11/71智能传感器为例，展示其优点和测量程序。一个应用实例也可以展示说明其在真实条件下的工作。此应用具有现实性和可测试性。 2.智能传感器——SHT11/71 SHT11/71是一种包含相对湿度温度多传感器模块的校准数字输出的单芯片，该设备包括一个电容聚合物敏感元件相湿度和带隙温度传感器。两者都是无缝一个14位ADC和一个串行接口电路在同一个芯片上（电磁兼容性）[1]。 该SHT11/71如图所示。1[1]。 图一：传感器结构 结合温度和湿度感应元素在单一的单元使得露点得到精确测量，该露点因各单元之间的温度差不会产生错误。传感器周围信号的放大能够优化聚合物层，但并不是简单的加强信号而是利于长期的稳定。进行模数转换可以加强信号的抗干扰性，该芯片自身的校验功能也提高了其可靠性。下载到芯片存储单元的标定数据确保了湿度传感器也具有相同的规格，使它们之间实现完全可替换[1]。 SHT11/71可以通过2线数字接口直接连接到任何一个微控制器。该接口可有效的进行传感器读取和能源消耗但是不能和12C接口兼容[1]。（见图2） 图2：SHT11/71与uC连接 2线主要用于传送串口时钟(SCK)和数据(DATA)。SCK负责微控制器和SHT11/71之间的同步通信。因为接口完全由静态逻辑组成所以没有最低频率。数据三态引脚用于数据出模块[1]。 信号的两线传输过程中的一个例子[1]. 图3：例，2线接口的信号 3.温度和相对湿度的检测 使用SHT11/71进行温湿度监测分两步。首先，必须向传感器发出监测命令并且通过数字接口取得数据。其次，必须将传感器的数据转换成确切的物理数据并且计算湿度数据的温度补偿[1]。 3.1 发送命令与接收数据 开始传送，一个“传输开始”序列必须发出。其过程为当SCK是高电平时DATA线是低电平，接着SCK给出一个低脉冲，当SCK再次为高电平时DATA再次升高。 命令序列由三个地址位（只有.000.是目前支持的）和五个命令位组成。SHT11/71通过第八个SCK时钟的下降沿后的DATA的下拉引脚来指示命令的正确接收。在SCK时钟的第九个下降沿时，DATA线被释放（升为高电平）。传输两个字节的测量数据和一个字节的CRC校验和传输|C必须通过DATA线的下拉引脚接收每一个字节，所有的计算结果都是首先是最高有效位经过无误的判断。常用命令为“取得温度”“取得湿度”“改变测量方法”“取状态寄存器值”[1]。 CRC校验数据位受到后通信结束。如果CRC-8位值没有被使用，控制器可能会在监测数据最低有效位被应答高时而终止通信。当监测和传输结束后该设备自动进入睡眠状态。[1] 3.2转换输出到物理值为了弥补非线性的湿度敏感元件，并获得充分的准确性，建议如下公式转换读 系数,和只依赖与检测方法，作为12位解决方法：= -4, = 0.0405, = -2.8*。作为8位解决方法：= -4, =0.648, = -7.2*. 温度完全不同于25时湿度传感器被考虑进去时的温度系数[1,3]： ， 在和作为14位 作为8位 带隙PTAT （正比于绝对温度）的温度传感器线性设计。使用下列公式数字读数转换温度[1,3]: 表一：温度转换系数 由于湿度和温度都在同一测量芯片， SHT11/71露点测量。用于监测温度和湿度分布式系统IPC @显示芯片[2,5]： —— 互联网浏览器该系统有一个熟悉的用户界面。可视化的监控参数放在IPC@Chip的实时操作系统负责处理Web服务器任