基于SHT11温湿度测量仪的设计
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应用天地2011年12月
第30卷 第12期基于SHT11温湿度测量仪的设计
叶 钢
(丽水职业技术学院机电信息分院 丽水 323000)
摘 要:温湿度测量仪是对环境温湿度进行现场检测的常用仪表,讨论了一种基于SHT11的数字温湿度测量仪的设计方法。
该温湿度测量仪的控制系统采用AT89S51单片机,温湿度传感器采用SHT11为主要硬件,通过仿真软件Proteus进行系统
仿真与验证,最终实现简易数字式温湿度测量仪的硬件电路与软件程序的设计。实践证明该温湿度测量仪具有测量精度高
等特点,具有一定的实用价值。
关键词:SHT11;AT89S51;温湿度测量仪
中图分类号:TH811 文献标识码:A
Temperature and humidity measuring instrument based on SHT11
Ye Gang
(Lishui Vocational and Technical College,Lishui,323000,China)
Abstract:Temperature and humidity measuring instrument of environment temperature and humidity for on-site detection
of the commonly used instruments are discussed in this paper,a SHT11based digital temperature and humidity measuring
instrument design method.The measuring instrument for temperature and humidity control system using AT89S51
MCU,temperature and humidity sensor using SHT11as main hardware,simulation software Proteus system simulation
and validation,finally realizes the simple digital temperature and humidity measuring instrument hardware circuit and
software program design.The practice proves that the temperature and humidity measuring instrument has higher meas-
uring precision,and has a certain practical value.
Keywords:SHT11;AT89S51;Temperature and humidity measuring instrument
收稿日期:2011-10-14
0 引 言
在日常生活或者工农业生产中,经常会需要检测环境
的温湿度,因此采用单片机和温湿度传感器构成的数字温
湿度测量仪显得非常重要,数字温湿度测量仪已被广泛应
用于电子测量、仪表自动化、温室大棚、自动控制等多个智
能化领域中。
在过去某些场合经常采用热敏电阻和湿度电容来分
别测量环境的温湿度,这种测量系统普遍精度不高,而且
在多点测量时系统设计较为复杂。而采用SHT11这种集
温湿度传感器于一体的数字集成式传感器,则会使得系统
大大降低成本,简化设计。
SHT11是瑞士SENSIRION公司推出来的一款数字
温湿度传感器,它的特点如下:
1)输出数字信号;
2)输出数据已经过内部校准;
3)内部包含一个14位的A/D转换器,能实现最高
14bit温度及12bit的湿度测量;
4)响应迅速、抗干扰能力强、性价比高。
1 SHT11的引脚排列及内部框图
SHT11的引脚采用4线制,其内部包含湿度传感模
块、温度传感模块、14位的A/D模块、校验存储器、数字2
线制接口及CRC发生器等,SHT11内部框图以及SHT11
引脚说明分别如表1、图1所示。
2 SHT11串行通信格式
1)发送命令
微处理器采用一组“启动传输”时序,来表示数据传输
的初始化。其时序图如图2所示,在图中可以看见:当时钟—
6
6
—
中国科技核心期刊
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2011年12月第30卷 第12期
应用天地
线SCK变为高电平时,将数据线DATA从高电平变为低电平,紧接着时钟线SCK又变为低电平,然后是在下一个时钟线SCK变为高电平时,数据线DATA翻转为高电平。
表1 SHT11引脚说明
引脚名称说明
VDD 电源端,
SHT11的供电电压较宽,为2.4~5.5V
GND 接地
SCK 串行时钟输入端,
SCK用于微处理器与SHT11之间的通信同步
DATA
串行数据端,
用于串行数据的读取,此端需要外接10kΩ的上拉电阻
微处理器控制SHT11的后续命令包含3个地址位(目前只支持“000”),和5个命令位。SHT11的命令集见表2所示。
表2 SHT11命令集命令
代码 预留
0000× 温度测量00011 湿度测量
00101 读状态寄存器00111 写状态寄存器00110
预留
0101×—1110×
软复位,
复位接口、清空状态寄存器,即清空为默认值下一次命令前等待至少11ms
11110
2
)测量时序(温度和湿度)当微处理器发布一组测量命令(“00000101”表示相对湿度RH,“00000011
”表示温度T)后,微处理器就要等待测量结束。这个测量过程所需的时间可根据精度不同而有所变化,若为8bit的测量,则所需时间为20ms,若为12bit的测量,所需时间为80ms,若为14bit的测量,
所需时间为320ms。SHT11可通过将数据线DATA变为低电平进入空
闲模式,表示测量的结束。当微处理器未触发SCK时钟前,
必须等待这个“数据备妥”信号来读出数据。为了测量准确,保证在测量时SHT11自身温升低于0.1℃,因此SHT11的激活时间不要超过10%,
例如对于12bit的测量,
每秒最多测量2次。3
)通信复位时序如果在工作过程中,发生微处理器与SHT11的通信失败,则可采用如图3所示的时序复位串口。在图3中可以看出,当DATA保持高电平时,SCK触发9次以上,则进入重启SHT11的状态,
注意这种时序只复位串口,SHT11的状态寄存器内容仍然被保留。
图3 “通信复位”时序
3 SHT11输出数据转物理量
1
)温度SHT11的温度测量具有良好的线性,
可直接采用如下公式得到温度值(T)
:T=d1+d2
SOT在上式中,SOT为SHT11输出的温度数据,d1和d2为
常数,
表3列出了它们的具体数值。表3 温度转换系数
2
)相对湿度而SHT11的湿度值(RH)可采用下式得到:RH=c1+c2SORH+c3SO2RH
在上式中,SORH为SHT11输出的湿度数据,c1、c2和c3为常数,
可通过表4查询得到该数值。表4 湿度转换系数
SORHc1c2c3
12bit-4 0.0405-2.8×10-6
8bit
-4
0.648
-7.2×10
-4—
76—