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I2C总线数字式温湿度传感器SHT11及其在单片机系统的应用I2C总线数字式温湿度传感器SHT11及其在单片机系统的应用摘要：SHT11是瑞士Sensirion公司生产的具有I2C总线接口的单片全校准数字式相对湿度和温度传感器。该传感器采用独特的CMOSensTM技术，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。文中对传感器的性能特点、接口时序与命令进行了详细的阐述，给出了SHT11与单片机的接口电路及相应程序。关键词：数字式；温湿度传感器；I2C总线；单片机1概述赂温湿度的测量在仓储管理、生产制造综、气象观测、科学研究以及日常生活中被环广泛应用，传统的模拟式湿度传感器一般闯都要设计信号调理电路并需要经过复杂的迟校准和标定过程，因此测量精度难以保证绀，且在线性度、重复性、互换性、一致性邳等方面往往不尽人意。ＳＨＴ11是瑞士握Ｓｅｎｓｉｒｉｏｎ公司推出的基于ＣＭ返ＯＳｅｎｓＴＭ技术的新型温湿度传感器榇。该传感器将ＣＭＯＳ芯片技术与传感器钆技术结合起来，从而发挥出它们强大的优疲势互补作用。２性能特点ＳみＨＴ11温湿度传感器的主要特性如下：角●将温湿度传感器、信号放大调理、Ａ／Ｄ转换、Ｉ２Ｃ总线接口全部集成于铷一芯片；●可给出全校准相对湿度及茬温度值输出；●带有工业标准的Ｉ２趔Ｃ总线数字输出接口；●具有露点值〗计算输出功能；●具有卓越的长期稳掂定性；●湿度值输出分辨率为1４位，温度值输出分辨率为1２位，并可编程椽为1２位和８位；●小体积，可表面殓贴装；●具有可靠的ＣＲＣ数据传输闸校验功能；●片内装载的校准系数可鲤保证1００％互换性;●电源电压范箢围为２．４～5．5Ｖ;●电流消耗,测量时为55０μＡ，平均为２８μＡ胀，休眠时为３μＡ。ＳＨＴ11憨温湿度传感器采用ＳＭＤ表面贴片封装形闭式，管脚排列如图1所示，其引脚说明如临下：ＧＮＤ：接地端；ＤＡＴＡ陌：双向串行数据线；ＳＣＫ：串行时园钟输入；ＶＤＤ电源端：０．４～5隳．5Ｖ电源端；ＮＣ：空管脚。３工作原理ＳＨＴ11的湿度检芮测运用电容式结构，并采用具有不同保护鹾的“微型结构”检测电极系统与聚合物覆灬盖层来组成传感器芯片的电容，除保持电银容式湿敏器件的原有特性外，还可抵御来纺自外界的影响。由于它将温度传感器与湿踅度传感器结合在一起而构成了一个单一的杉个体，因而测量精度较高且可精确得出露龋点，同时不会产生由于温度与湿度传感器胬之间随温度梯度变化引起的误差。ＣＭＯ逮ＳｅｎｓＴＭ技术不仅将温湿度传感器结荏合在一起，而且还将信号放大器、模／数转换器、校准数据存储器、标准Ｉ２Ｃ总酚线等电路全部集成在一个芯片内。ＳＨＴ膦11传感器的内部结构框图如图２所示。券ＳＨＴ11的每一个传感器都是在极黢为精确的湿度室中校准的。ＳＨＴ11传脍感器的校准系数预先存在ＯＴＰ内存中。鸡经校准的相对湿度和温度传感器与一个1澄４位的Ａ／Ｄ转换器相连，可将转换后的∪数字温湿度值送给二线Ｉ２Ｃ总线器件，从而将数字信号转换为符合Ｉ２Ｃ总线协哪议的串行数字信号。由于将传感器与电路部分结合在一起，因此，该传感骅器具有比其它类型的湿度传感器优越得多篑的性能。首先是传感器信号强度的增加增６强了传感器的抗干扰性能，保证了传感器仳的长期稳定性，而Ａ／Ｄ转换的同时完成，则降低了传感器对干扰噪声的敏感程度楠。其次在传感器芯片内装载的校准数据保笆证了每一只湿度传感器都具有相同的功能，即具有1００％的互换性。最后，传感襻器可直接通过Ｉ２Ｃ总线与任何类型的微缟处理器、微控制器系统连接，从而减少了接口电路的硬件成本，简化了接口方式。３．1输出特性湿度值输出Ｓ澶ＨＴ11可通过Ｉ２Ｃ总线直接输出数字嗓量湿度值，其相对湿度数字输出特性曲线畹如图３所示。由图３可看出，ＳＨＴ11的输出特性呈一定的非线性，为了补偿湿度传感器的非线性，可按如下公式修正湿鹉度值：ＲＨｌｉｎｅａｒ＝c1＋c嗖２ＳＯＲＨ＋c３ＳＯＲＨ２式中，碇ＳＯＲＨ为传感器相对湿度测量值，系数婵取值如下：1２位：ＳＯＲＨ：c1堙＝－４，c２＝０．０４０5，c３＝－２．８×1０－６８位：ＳＯＲＨ：麝c1＝－４，c２＝０．６４８，c３＝癯－７．２×1０－４温度值输出君由于ＳＨＴ11温度传感器的线性非常好，故可用下列公式将温度数字输出转换成э实际温度值：Ｔ＝ｄ1＋ｄ２ＳＯＴぇ当电源电压为5Ｖ，且温度传感器的寂分辨率为1４位时，ｄ1＝－４０ｄ２侑＝０．０1，当温度传感器的分辨率为1澳２位时，ｄ1＝－４０ｄ２＝０．０４呻。露点计算空气的露点值可根据龋相对湿度和温度值来得出，具体的计算公衰式如下：ＬｏgＥＷ＝＋[ｌｏg1密０－２]Ｄｐ＝[×２３７．３]／３．２命令与接口时序ＳＨＴ11拿传感器共有5条用户命令，具体命令格式嘻见表1所列。下面介绍一下具体的命令顺序及命