SHT11_原理和使用(中文版)
SHT10_SHT11数字温湿度传感器-中文资料
40—100
100—200
每月消费金额
200以上
人数 人数
学生饮食上注重的方面表:
70 60 50 40 30 20 10 0
营养均衡
价格合适
选择饮食最为合 理的荤素均匀的学生 所在的比例是23%, 多数的同学不是荤少 素多就是荤多素少。 食物搭配不合理。
大学生饮食荤素 搭配情况表:
方便快捷
35
30
<三>采用的促销方法 1.宣传: 因为目标市场的流动性,决议店面3-4年内全部翻新,由于随时都会有老顾客散
失,新顾客光顾的市场更替,所以宣传和营销必需坚持到永恒,综合考虑各方因素, 具体采以下多少种方式:
1)与各高校学生会组织和有社会影响及关系的联系,介入资助学校迎新晚会等类 似活动来做企业宣传。
市场细分
1)按经济起源分: ①无经济来源的学生(主导地位)。此消费群体对餐饮高贵、舒服方面要有不和
有收入来源的群体一样有较高的请求,较合适个别的消费标准,在制定价格的同时需 恰当调低价格。
②有经济来源的教职工、店面员工等。根据这种消费市场可以依照社会上的价格 消费水平,制订绝对来说较多层次、多种类的标准来制作各种标准餐。 2)按性别分:
风险以及应答措施
<一>风险: 竞争对手多,竞争激烈;管理和经营缺乏实践,科学化、高技术含量的管理及运营运 用存在磨合风险;原料的安全卫生存在一定隐患;市场补缺者和市场追随者及市场模仿者 加入竞争增长了一定商场竞争力。 <二>办法 1.产品和服务保持特色,一直革故鼎新,加入新元素。 2.不断学习成功者的管理教训,完善自身管理。 3.认真建立与原料供应商的长期协作关系。 4.不断挖掘自身漏洞,发现新市场,坚持强度宣传,营造企业在顾客印象中的良好形 象和在消费者心中形成一定的亲和力,直至企业做大做强!
SHT-11传感器特性及设定
SHT-11引脚图其引脚说明如下:(1)GND:接地端;(2)DATA:双向串行数据线;(3)SCK:串行时钟输入;(4)VDD电源端:0.4~5.5V电源端;(5~8)NC:空管脚。
SHT11温湿度传感器的主要特性如下:●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一芯片(CMOSensTM技术);●可给出全校准相对湿度及温度值输出;●带有工业标准的I2C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,并可编程为12位和8位;●小体积(7.65×5.08×23.5mm),可表面贴装;●具有可靠的CRC数据传输校验功能;●片内装载的校准系数可保证100%互换性;●电源电压范围为2.4~5.5V;●电流消耗,测量时为550μA,平均为28μA,休眠时为3μA。
SHT-11输出特性(1)湿度值输出SHT11可通过I2C总线直接输出数字量湿度值,其相对湿度数字输出特性曲线如图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度值:RHlinear=c1+c2SORH+c3SORH2式中,SORH为传感器相对湿度测量值,系数取值如下:12位:SORH:c1=-4,c2=0.0405,c3=-2.8×10-68位:SORH:c1=-4,c2=0.648,c3=-7.2×10-4(2)温度值输出由于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实际温度值:T=d1+d2SOT0.01,当温度传感器的分辨率为12位时,04。
(3)露点计算空气的露点值可根据相对湿度和温度值来得出,具体的计算公式如下:LogEW=(0.66077+7.5T/(237.3+T)+[log10(RH)-2]Dp=[(0.66077-logEW)×237.3]/(logEW-8.16077)3.2命令与接口时序SHT11传感器共有5条用户命令,具体命令格式见表1所列。
SHT11数据手册
SHT1x/SHT7x温湿度传感器-相对湿度和温度的传感器-兼有露点-完全校准,数字输出-极好的长期稳定性-无需外部组件-超低能耗-表面贴片或者4引脚完全可互换-尺寸小-自动休眠SHT1x/SHT7x 产品概述SHTxx 系列产品是包含有已校准数字输出的单芯片温湿度复合传感器。
它应用专利的微加工工业CMOS进程(CMOSens®),以确保产品极高的可靠性和极好的长期稳定性。
传感器包含一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙测温元件。
并且与一个14位的A/D转换器以及串行接口电路在同一个芯片上无隙耦合。
依次该芯片信号优良、响应迅速、抗扰能力强、性价比高。
每一个SHTxx 传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。
校准系数都以程序形式存储在OTP内存中。
在传感器测量的时候这些系数在传感器内部调用来修正信号。
两线制串行接口和内部基准电压使系统集成变的简易快捷。
它超小的体积、极低的能耗使其成为甚至是最为苛刻的应用场合的最佳选择。
产品提供表面贴片LCC(无铅芯片)或者4针单排可插入式引脚封装。
特使封装形式可根据客户的需求提供。
应用-空调系统HV AC -测试或检验-汽车-数据记录-消费品-自动化-气象站-大型家用电器-加湿器-医疗-除湿器订购信息型号湿度精度[%RH] 温度精度[%RH]封装SHT 11 ± 3.0 ±0.4 SMD(LCC) SHT 15 ± 2.0±0.3 SMD(LCC) SHT 71 ± 3.0 ±0.4 4针单排直插SHT 75 ± 1.8 ±0.3 4针单排直插1 传感器性能说明参数条件最小典型值最大单位湿度分辨率0.5 0.03 0.03 %RH8 12 12 bit重复性± 0.1%RH线性化见图一精度不确定性互换性完全可互换非线性度原始数据± 3%RH线性化<<1 %RH范围0 100 %RH响应时间1/e(63%)4 S缓慢流动的空气迟滞± 1%RH长期稳定性典型值<0.5 %RH/yr温度分辨率0.04 0.01 0.01 ℃0.07 0.02 0.02 °F12 14 14 bit重复性± 0.1℃± 0.2°F精确度见图一范围-40 123.8 ℃-40 254.9 °F响应时间1/e(63%) 5 30 S表1 传感器性能说明2 接口说明2.1 电源引脚SHTxx的供电电压在2.4 - 5.5V.上电后,传感器需要11ms月过期“休眠”状态。
Digital Temperature and Humidity Sensor SHT 11 说明书
Digital Temperature and Humidity Sensor SHT 11SHT 11_ Relative humidity and temperature measurement_ Both dew point_ All calibration, digital output,_ Excellent long-term stability_ No additional components_ Ultra-low power_ Surface Mount or 4-pin fully interchangeable installation_ Ultra-small size_ Auto SleepSHT11SHT11series chip-type temperature and humidity sensor chip; full scale calibration, two-line digital output; humidity measuring range: 0 ~ 100% RH; humidity measuring range: -40 ~ +123.8 ℃; humidity measuring accuracy: ±3% RH; temperature measurement accuracy: ±0.4%℃Response time: <8s; low power (typ.30µW); can be completely submerged.SHT11 Product OverviewSHT xx series of single-chip sensor is a digital signal output with a calibrated temperature and humidity combined sensor. It uses patented the process of industrial micro-processing technology COMS (CMOSens ®), to ensure that products with high reliability and excellent long term stability. Sensor includes a capacitive polymer humidity measuring device and a gap-type temperature measurement devices, and with a 14-bit A / D converter and serial interface circuit on the same chip to achieve seamless connectivity. Therefore, the product has excellent quality, fast response, anti-interference ability, high cost andother advantages. Each SHTxx sensorsare extremely accurate calibration of humiditycalibration chamber. Calibration coefficients stored inthe OTP program memory, internal sensor, signalprocessing in the detection process to call thesecalibration coefficients. Two-wire serial interface andinternal reference voltage, the system integrationbecomes simpler and quicker. Ultra-small size, lowpower consumption, making it a wide range ofapplications and even the most demanding applicationsis the best choice. Available surface mount LCC (lead-free chip) or 4-pin single-row pin package. Special packages can be provided according to user needs.Application areas: data acquisition process control transmitter auto industry automation & HVAC building control power measurement test the pharmaceutical industrySimilar selection of digital temperature and humidity sensorProduct ImageProduct Name ModeHumidity Accuracy(% RH)Temperatureaccuracy (℃)PackageSHT10±4.5 ±0.5℃at 25℃ SMD SO-8 SHT11 ±3.0±0.4℃at 25℃SMD SO-8Original patchTemperature and humidity sensorSHT15±2.0 ±0.3℃at 25℃SMD SO-8SHT71±3.0±0.4℃at 25℃1.27 pitch pin-typeTemperature and humidity sensorSHT75±1.8±0.3℃at 25℃1.27mmpitch, 4-pin pin4-pin pinUniversal Protection TypeSLHT1-1±4.5±0.5℃at 25℃Metal protection package, 1 meter lead SLHT2-1 ±4.5±0.5℃at 25℃ SLHT2-2±3.0 ±0.4℃at 25℃2.54 pitch pin-typeTemperature and humidity sensorSLHT2-3±2.0±0.3℃at 25℃4-pin pin, 2.54mm pitchSLHT3-1 ±3.0 ±0.4℃at 25℃LeadProtectionMicro-protection-typeSLHT3-2±1.8±0.3℃at 25℃LeadProtectionSLHT4-1±4.5 ±0.5℃at 25℃ SLHT4-2 ±3.0 ±0.4℃at 25℃ SLHT4-3 ±2 ±0.3℃at 25℃ SLHT4-4 ±3 ±0.3℃at 25℃Industrial ProtectivetypeSLHT4-5±1.8±0.3℃at 25℃Galvanizedmetal to prevent the dust, good air permeabilitySoil-specifictemperature andhumidity digital sensorSLHT5±3.0±0.4℃at 25℃IndustrialProtective PackagingSLHT6-1±1.8±0.3℃at 25℃SLHT6-2±3.0±0.4℃at 25℃Wall-mounted digital temperature andhumidity sensorsSLHT6-3±1.8 ±0.3℃at 25℃ Can be usedto measure the wet concreteSLHT7-1 ±3.0 ±0.4℃at 25℃ SLHT7-2±1.8 ±0.3℃at 25℃ Install temperatureand humidity digital sensorSLHT7-3±1.8±0.3℃at 25℃Easyinstallation, the lead outputShangHai Sonbest Industry Co,.LtdTel :+86 021 ********Website : ShangHai , China。
温湿度传感器SHT11
温湿度传感器SHT111 SHT11简介SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款数字温湿度传感器芯片。
该芯片广泛应用于暖通空调、汽车、消费电子、自动控制等领域。
共主要特点如下:◆高度集成,将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换和加热器等功能集成到一个芯片上;◆提供二线数字串行接口SCK和DATA,接口简单,支持CRC传输校验,传输可靠性高;◆测量精度可编程调节,内置A/D转换器(分辨率为8~12位,可以通过对芯片内部寄存器编程米选择);◆测量精确度高,由于同时集成温湿度传感器,可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能;◆封装尺寸超小(7.62 mm×5.08mm×2.5 mm),测量和通信结束后,自动转入低功耗模式;◆高可靠性,采用CMOSens工艺,测量时可将感测头完全浸于水中。
2 SHT11的引脚功能SHT11温湿度传感器采用SMD(LCC)表面贴片封装形式,接口非常简单,引脚名称及排列顺序如图1所示。
各引脚的功能如下:◇脚1和4--信号地和电源,其工作电压范围是2.4~5.5 V;◇脚2和脚3--二线串行数字接口,其中DA-TA为数据线,SCK为时钟线;◇脚5~8--未连接。
3 SHT11的内部结构和工作原理微处理器是通过二线串行数字接口与SHT11进行通信的。
通信协议与通用的I2C总线协议是不兼容的,因此需要用通用微处理器I/O口模拟该通信时序。
微处理器对SHT11的控制是通过5个5位命令代码来实现的,命令代码的含义如表1所列。
4 SHT11应用设计微处理器采用二线串行数字接口和温湿度传感器芯片SHT11进行通信,所以硬件接门设计非常简单;然而,通信协议是芯片厂家自己定义的,所以在软件设计中,需要用微处理器通用I/O口模拟通信协议。
4.1 硬件设计SHT11通过二线数字串行接口来访问,所以硬件接口电路非常简单。
需要注意的地方是:DATA数据线需要外接上拉电阻,时钟线SCK用于微处理器和SHT11之间通信同步,由于接口包含了完全静态逻辑,所以对SCK最低频率没有要求;当工作电压高于4.5V时,SCK频率最高为10 MHz,而当工作电压低于4.5 V时,SCK最高频率则为1 MHz。
sht11中文资料_数据手册_参数
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数字温湿度传感器SHT11及其应用_张艳丽
第3期2007年6月工矿自动化Industry and M ine A uto matio nNo.3Ju n.2007 文章编号:1671-251X(2007)03-0113-02数字温湿度传感器SHT11及其应用张艳丽1, 杨仁弟2(1.山东工商学院信息与电子工程学院,山东烟台 264005;2.烟台大学机电汽车工程学院,山东烟台 264005)摘要:介绍了数字温湿度传感器SH T11的工作原理、内部结构、测量时序及输出特性,并以SH T11为测量元件,设计了一种基于单片机的温湿度测控系统,给出了系统的硬件电路和软件设计。
关键词:数字温湿度传感器;温度测量;单片机中图分类号:TD679 文献标识码:B收稿日期:2007-01-15作者简介:张艳丽(1980-),女,硕士,助教,主要研究方向为信号检测与处理等。
0 引言温湿度的测量和控制在煤矿自动化生产和安全监控中起着十分重要的作用。
本文介绍一种数字温湿度传感器SH T11及其应用。
该传感器具有安装简便、维护方便、可靠性高等特点,特别适合在煤矿井下环境恶劣的条件下进行温湿度的监测。
1 SHT11的工作原理SH T11为具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器,可用来测量相对湿度、温度和露点等参数,具有数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换等特点。
该传感器的外形及管脚示意图如图1所示。
DAT A 串行数据引脚;SCK 串行时钟输入图1 SH T11外形及管脚排列示意图与传统的温湿度传感器不同,SH T11是基于CM OSens技术的新型智能温湿度传感器,它将温湿度传感器、信号放大调理、A/D转换、二线串行接口全部集成于一个芯片内,融合了CM OS芯片技术与传感器技术,使传感器具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、极高的性价比等优点,其内部结构框图如图2所示。
图2 SHT11内部结构框图SH T11传感器默认的测量温度和相对湿度的分辨率分别为14位、12位,通过状态寄存器可降至12位、8位。
Avalon总线SHT11的自定义IP核的开发
术 。 S C 是 可 编 程 逻 辑 器 件 技 术 和 S C( y tm n OP o S se o
C i) 术 发 展 与融 合 的产 物 。 hp 技 S C的 关 键 技 术 之 一 就 是 I OP P核 , 就 是 知 识 产 权 也 核 。所 谓 的 I P核 就 是 指 将 一 些 比较 复 杂 的 功 能 模 块 , 如
d c d. Thi P c e a op s t e t d s a e m a hi c o dng t h vc o r l rs e iia i n h i ig r qu s ,t n a m ue s I or d t he n s e t t c ne a c r i ot e de iec ntole p cfc ton a d t e tm n e e t he n e
Absr c :T h sa tce b ify d s rbe h ta t i ril re l e c i st e SOPC nd A v l a aon bus The d v l m e o e soft . e eop ntpr c s he SH T 1 usom ie P o e i nto c t l z d I c r s i r —
个 典 型 从 端 口包 含 的 信 号 如 表 1所 列 。
表 1 Av ln从 端 口 信 号 ao
信 号 类 型 宽
c
音 频 编 / 码 、 DRAM 等 , 计 成 可 以 修 改 参 数 的模 块 , 解 S 设
b d d s s e o hi as d o o l s bul. CPU e dsa ie e de y t m n c p b e n Ni s Ii it r a nd wrt sSH T1】 t r u h P o e I hegr e ou eofa iulu e,t h o gh t e I c r . n t e nh s grc t r he s s e a c a y i e iid Thec t ie P or c n s r e t e d v l pme c l nd e c he wor oa y t m c ur c s v rfe . usom z d I c e a ho t n h e e o nt yce a r du e t kl d whe t r us r u e n o he e s s
SHT10 SHT11中文资料
可以使用标准的回流焊炉对SHT1x 进行焊接。传感 器完全符合IPC/JEDEC J-STD-020D 焊接标准,在最高 260℃温度下,接触时间应小于40 秒。
TP tP
Temperature
TL TS (max)
tL
图 6: 传感器电极的后面, 俯视图. No copper in this field
max 单位 0.01 14 °C bit °C °C °C °C 123.8 254.9 30 °C °F s °C/yr
典型值 最大值 典型值 最大值 典型值 最大值
可完全互换 -40 -40 (63%) 5 < 0.04
± 10 ±8 RH (%RH)
T (°C)
± 2.0
SHT10 SHT11 SHT15
± 3.0 ± 2.5
max 0.05 12
单位 %RH bit %RH %RH %RH %RH
参数 分辨率 1 精度 2 SHT10 精度 2 SHT11 精度 2 SHT15 重复性 互换性 工作范围 响应时间6 漂移
条件
min 0.04 12
typ 0.01 14 0.5 参见图 3 0.4 参见图 3 0.3 参见图 3 0.1
1.8
用于密封/包装的材质
许多材质吸收湿气并将充当缓冲器的角色,这会加 大响应时间和迟滞。因此传感器周边的材质应谨慎 选用。推荐使用的材料有:金属材料, LCP, POM (Delrin),PTFE (Teflon), PE, PEEK,PP, PB, PPS, PSU, PVDF,PVF。 用于密封和粘合的材质(保守推荐):推荐使用充 满环氧树脂的方法进行电子元件的封装,或是硅树 脂。这些材料释放的气体也有可能污染SHT7x(见 1.3)。因此,应最后进行传感器的组装,并将其置 于通风良好处,或在50℃的环境中干燥24小时,以 使其在封装前将污染气体释放。
SHT11 温湿度传感器的工作原理探析
图,并通过 1602 液晶显示 SHT11 测得的湿度值,验证了湿度测量电路及其程序编写的正确性。
关键词:SHT11 温湿度传感器;工作原理;程序编写
中图分类号:TP274
文献标识码:A
文章编号:1003-5168(2019)28-0070-03
Analysis on the Working Principle of SHT11
Abstract: This paper discussed the working principle of SHT11 temperature and humidity sensor, designed the cir⁃ cuit diagram of SHT11 humidity measurement using proteus simulation software, and verified the correctness of the humidity measurement circuit and its programming by 1602 liquid crystal display SHT11 measured humidity value. Keywords: SHT11 temperature and humidity sensor;working principle;programming
收稿日期:2019-09-05 作者简介:徐锦钢(1983—),男,硕士,讲师,研究方向:电子信息系统设计。
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第 28 期
SHT11 温湿度传感器的工作原理探析
·71·
做放大处理;之后进入 A/D 模数转换器;最后经过二线串 行数字接口将数字信号输出。在出厂前,SHT11 会在恒 湿或恒温环境中进行校准,并且将校准系数存放在校准 寄存器中;校准时,校准系数会自动校准来自 SHT11 的信 号。另外,SHT11 内部还集成了一个加热单元,加热单元 接通后可以将 SHT11 的温度提升 5℃,但功耗也会相应增 加。安装加热单元主要是为了比较加热前后的温度和湿 度值,以此来综合验证两个传感器元件的性能。在高湿 (湿度>95%时)环境中,加热功能可防止传感器结露,同 时可缩短传感器响应时间,从而提高测量精度[2]。
SHT11
SHT11簡介SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款數字溫濕度傳感器芯片。
該芯片廣泛應用於暖通空調、汽車、消費電子、自動控製等領域。
共主要特點如下:◆高度集成,將溫度感測、濕度感測、信號變換、A/D轉換和加熱器等功能集成到一個芯片上;◆提供二線數字串行接口SCK和DA TA,接口簡單,支持CRC傳輸校驗,傳輸可靠性高;◆測量精度可編程調節,內置A/D轉換器(分辨率為8~12位,可以通過對芯片內部寄存器編程米選擇);◆測量精確度高,由於同時集成溫濕度傳感器,可以提供溫度補償的濕度測量值和高質量的露點計算功能;◆封裝尺寸超小(7.62 mm×5.08mm×2.5 mm),測量和通信結束後,自動轉入低功耗模式;◆高可靠性,采用CMOSens工藝,測量時可將感測頭完全浸於水中。
2 SHT11的引腳功能SHT11溫濕度傳感器采用SMD(LCC)表麵貼片封裝形式,接口非常簡單,引腳名稱及排列順序如圖1所示。
各引腳的功能如下:◇腳1和4--信號地和電源,其工作電壓範圍是2.4~5.5 V;◇腳2和腳3--二線串行數字接口,其中DA-TA為數據線,SCK為時鍾線;◇腳5~8--未連接。
3 SHT11的內部結構和工作原理溫濕度傳感器SHT11將溫度感測、濕度感測、信號變換、A/D轉換和加熱器等功能集成到一個芯片上,其內部結構如圖2所示。
該芯片包括一個電容性聚合體濕度敏感元件和一個用能隙材料製成的溫度敏感元件。
這兩個敏感元件分別將濕度和溫度轉換成電信號,該電信號首先進入微弱信號放大器進行放大;然後進入一個14位的A/D轉換器;最後經過二線串行數字接口輸出數字信號。
SHT11在出廠前,都會在恒濕或恒溫環境巾進行校準,校準係數存儲在校準寄存器中;在測量過程中,校準係數會自動校準來自傳感器的信號。
此外,SHT11內部還集成了一個加熱元件,加熱元件接通後可以將SHT11的溫度升高5℃左右,同時功耗也會有所增加。
温湿度传感器SHT11资料
温湿度传感器SHT111 SHT11简介SHT11是瑞士Scnsirion推出的一款数字温湿度传感器芯片。
该芯片广泛应用于暖通空调、汽车、消费电子、自动控制等领域。
共主要特点如下:◆高度集成,将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换和加热器等功能集成到一个芯片上;◆提供二线数字串行接口SCK和DATA,接口简单,支持CRC传输校验,传输可靠性高;◆测量精度可编程调节,内置A/D转换器(分辨率为8~12位,可以通过对芯片内部寄存器编程米选择);◆测量精确度高,由于同时集成温湿度传感器,可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能;◆封装尺寸超小mm×× mm),测量和通信结束后,自动转入低功耗模式;◆高可靠性,采用CMOSens工艺,测量时可将感测头完全浸于水中。
2 SHT11的引脚功能SHT11温湿度传感器采用SMD(LCC)表面贴片封装形式,接口非常简单,引脚名称及排列顺序如图1所示。
各引脚的功能如下:◇脚1和4--信号地和电源,其工作电压范围是~V;◇脚2和脚3--二线串行数字接口,其中DA-TA为数据线,SCK为时钟线;◇脚5~8--未连接。
3 SHT11的内部结构和工作原理微处理器是通过二线串行数字接口与SHT11进行通信的。
通信协议与通用的I2C总线协议是不兼容的,因此需要用通用微处理器I/O口模拟该通信时序。
微处理器对SHT11的控制是通过5个5位命令代码来实现的,命令代码的含义如表1所列。
4 SHT11应用设计微处理器采用二线串行数字接口和温湿度传感器芯片SHT11进行通信,所以硬件接门设计非常简单;然而,通信协议是芯片厂家自己定义的,所以在软件设计中,需要用微处理器通用I/O口模拟通信协议。
硬件设计SHT11通过二线数字串行接口来访问,所以硬件接口电路非常简单。
需要注意的地方是:DATA数据线需要外接上拉电阻,时钟线SCK用于微处理器和SHT11之间通信同步,由于接口包含了完全静态逻辑,所以对SCK最低频率没有要求;当工作电压高于时,SCK频率最高为10 MHz,而当工作电压低于V时,SCK最高频率则为1 MHz。
SHT11温湿度传感器
接着传输 2 个字节的测量数据和 1 个字节的 CRC 奇偶 校验。uC 需要通过下拉 DATA 为低电平,以确认每个 字节。所有的数据从 MSB 开始,右值有效(例如:对 于 12bit 数据,从第 5 个 SCK 时钟起算作 MSB;而对 于 8bit 数据,首字节则无意义)。 用 CRC 数据的确认位,表明通讯结束。如果不使用 CRC-8 校验,控制器可以在测量值 LSB 后,通过保持 确认位 ack 高电平,来中止通讯。 在测量和通讯结束后,SHTxx 自动转入休眠模式。 警告:为保证自身温升低于 0.1℃,SHTxx 的激活时 间不要超过 15%(例如,对应 12bit 精度测量,每秒 最多进行 3 次测量)。
0.3 1 µA 0 20% Vdd
75% 100% Vdd
0 20% Vdd
80% 100% Vdd
1 µA 4 mA
三态门 10 µA
表4
SHTxx DC 特性
参数
条件
Min Typ Max 单位
图 1 相对湿度、温度和露点的精度曲线
2.2.1 串行时钟输入 (SCK) SCK 用于微处理器与 SHTxx 之间的通讯同步。由于接 口包含了完全静态逻辑,因而不存在最小 SCK 频率。
2.2.2 串行数据 (DATA) DATA 三态门用于数据的读取。DATA 在 SCK 时钟下降 沿之后改变状态,并仅在 SCK 时钟上升沿有效。数据 传输期间,在 SCK 时钟高电平时,DATA 必须保持稳 定。为避免信号冲突,微处理器应驱动 DATA 在低电 平。需要一个外部的上拉电阻(例如:10k Ω)将信 号提拉至高电平(参见图 2)。上拉电阻通常已包含 在微处理器的 I/O 电路中。详细的 IO 特性,参见表 5。
基于STH11温湿度传感器的湿度计设计
课程设计报告书课程名称:《传感器原理及应用》课程设计题目:基于SHT11温湿度传感器的湿度计设计系(院):电子工程学院测控系学期:2014-2015-1基于STH11温湿度传感器的湿度计设计一、设计目的(1)能较全面地巩固和应用“传感器及检测技术”课程中所学的基本理论和基本方法,并初步掌握小型数字系统设计的基本方法。
(2)通过《传感器及检测技术》课程设计,掌握传感器及检测系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。
进一步理解传感器及检测系统的设计和应用。
(3)培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力。
(4)培养书写综合设计报告的能力。
二、具体设计要求(1)本实验设计的温湿度计能完成多种环境中的温度、湿度测量;(2)根据系统要求,选择合适的传感器,本实验所选用传感器为SHT11温湿度传感器;(3)设计传感器测量电路;(4)选择单片机的品种、型号,设计单片机的外围测量电路;(5)计算有关的电路参数,有条件的情况下,根据实验室现有设备进行实验数据的测取,明确测量电路输出与被测非电量的关系;(6)画出系统电路图;三、总体实现原理和方案设计3.1 国内外发展现状及文献综述:温湿度的测量在仓储管理、生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中被广泛应用,传统的模拟式湿度传感器一般都要设计信号调理电路并需要经过复杂的校准和标定过程,因此测量精度难以保证,且在线性度、重复性、互换性、一致性等方面往往不尽人意。
SHT11是瑞士Sensirion公司推出的基于COMSensTM技术的新型温湿度传感器。
该传感器将CMOS芯片技术与传感器技术结合起来,从而发挥出它们强大的优势互补作用。
3.2 本系统的实现原理、总体方案设计采用湿度和温度测量,即用一个温湿度传感器SHT11实现。
温湿度传感器SHT11将湿度测量、温度测量、信号变换、A/D转换等功能集合到一个芯片上,该芯片包含一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件,这个两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号,该信号首先进入微弱信号放大器进行信号放大,然后进入一个14位的A/D转换器,最后经过二线串行数字接口输出数字信号,采用数码管显示所测湿度。
SHT11温湿度传感器
温湿度传感器SHT11SHT11 是个芯片,它由标准数字输出的湿度和温度传感器模块组成。
先定做后加工的 CMOS 应用程序确保高度的可靠性和稳定性。
该芯片包括两个已校准的微型温度和湿度传感器,14 位的 A/D 转换器,放大器,线性校准电路和数字串行接口。
一体化的结构使它具有质量好,反应快,抗干扰,价格低等特点。
每一个传感器在精确的湿度室内校准,其校准系数被写到 OTP 存储器中。
两线制的串行接口和内部电压校准使系统一体化,既容易又快捷。
它的外形小巧,能耗低,适用于许多行业。
如:汽车,仪表,医疗器械,供暖系统,通风设备和空调系统。
SHT11 温湿度传感器的主要特性如下:(1)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一芯片;(2)可给出全校准相对湿度及温度值输出;(3)带有工业标准的I2C总线数字输出接口;(4)具有露点值计算输出功能;(5)湿度值输出分辨率为14位,温度值输出分辨率为12位,并可编程为12位和 8位;(6)小体积7.65×5.08×23.5mm,可表面贴装;(7)具有可靠的CRC数据传输校验功能;(8)片内装载的校准系数可保证100 %互换性;(9)电源电压范围为2.4~5.5V;4.1.1 SHT11引脚及功能SHT11采用表面贴片封装形式,其内部结构框图如图6所示。
图6 SHT11内部结构框图由图可知,温湿度传感器所采集到的信息通过内部放大器放大,然后经过模数转换和I2C总线接口处理,输出I2C总线串行数字信号。
标定存储为标准数据存储器。
SHT11引脚说明如表2所示。
表2 SHT1x引脚说明4.1.2 SHT11工作原理SHT11的湿度检测运用电容式结构,采用具有不同保护的“微型结构”检测电极系统与聚合物覆盖层来组成传感器芯片的电容,除保持电容式湿敏器件的原有特性外,还可抵御来自外界的影响。
由于它将温度传感器与湿度传感器结合在一起而构成了一个单一的个体,因而测量精度较高且可精确得出露点,同时不会产生由于温度与湿度传感器之间随温度梯度变化引起的误差。
温湿度传感器SHT11
温湿度传感器SHT111 SHT11简介SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款数字温湿度传感器芯片。
该芯片广泛应用于暖通空调、汽车、消费电子、自动控制等领域。
共主要特点如下:◆高度集成,将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换和加热器等功能集成到一个芯片上;◆提供二线数字串行接口SCK和DATA,接口简单,支持CRC传输校验,传输可靠性高;◆测量精度可编程调节,内置A/D转换器(分辨率为8~12位,可以通过对芯片内部寄存器编程米选择);◆测量精确度高,由于同时集成温湿度传感器,可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能;◆封装尺寸超小(7.62 mm×5.08mm×2.5 mm),测量和通信结束后,自动转入低功耗模式;◆高可靠性,采用CMOSens工艺,测量时可将感测头完全浸于水中。
2 SHT11的引脚功能SHT11温湿度传感器采用SMD(LCC)表面贴片封装形式,接口非常简单,引脚名称及排列顺序如图1所示。
各引脚的功能如下:◇脚1和4--信号地和电源,其工作电压范围是 2.4~5.5 V;◇脚2和脚3--二线串行数字接口,其中DA-TA为数据线,SCK为时钟线;◇脚5~8--未连接。
3 SHT11的内部结构和工作原理微处理器是通过二线串行数字接口与SHT11进行通信的。
通信协议与通用的I2C总线协议是不兼容的,因此需要用通用微处理器I/O口模拟该通信时序。
微处理器对SHT11的控制是通过5个5位命令代码来实现的,命令代码的含义如表1所列。
4 SHT11应用设计微处理器采用二线串行数字接口和温湿度传感器芯片SHT11进行通信,所以硬件接门设计非常简单;然而,通信协议是芯片厂家自己定义的,所以在软件设计中,需要用微处理器通用I/O口模拟通信协议。
4.1 硬件设计SHT11通过二线数字串行接口来访问,所以硬件接口电路非常简单。
需要注意的地方是:DATA数据线需要外接上拉电阻,时钟线SCK用于微处理器和SHT11之间通信同步,由于接口包含了完全静态逻辑,所以对SCK最低频率没有要求;当工作电压高于 4.5V时,SCK频率最高为10 MHz,而当工作电压低于 4.5 V时,SCK最高频率则为 1 MHz。
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SHT1x / SHT7x 系列温湿度 温度传感器
图 6 测量时序概览 (TS = 启动传输)
2.3 状态寄存器 SHTxx 的某些高级功能可以通过状态寄存器实现。下 面的章节概括介绍了这些功能。 详情可参阅应用说明“状态寄存器”。
图 7 状态寄存器写
图8
状态寄存器读
Bit 类型 说明
0.3 1 µA 0 20% Vdd
75% 100% Vdd
0 20% Vdd
80% 100% Vdd
1 µA 4 mA
三态门 10 µA
表4
SHTxx DC 特性
参数
条件
Min Typ Max 单位
校验存储器
运
算
14-bit
放
D
大
器
A
两线 数字接口
和
CRC 校验
时 钟线 数据线
SHT1x / SHT7x 系列温湿度 温度传感器
1 传感器性能说明
参数
条件
Min. Typ. Max. 单位
湿度 分辨率 (2)
0.5 0.03 0.03 %RH
数字温湿度传感器
SHT 1x / SHT 7x
(请以英文为准,译文仅供参考)
SHT7x
SHT1x
_ 相对湿度和温度测量 _ 露点测量 _ 全标定输出,无需标定即可互换使用 _ 卓越的长期稳定性 _ 两线制数字接口,无需额外电路 _ 基于请求式测量,低能耗 _ 表面贴片或 4 针引脚安装 _ 超小尺寸 _ 自动休眠 _ 超快响应时间
TV DATA 有效时间
250 ns
TSU DATA 设定时间
100 ns
THO DATA 保持时间
0 10 ns
TR/TF SCK 升/降时间
200 ns
表 5 SHTxx I/O 信号特性
0 关
1 R/W 不从 OTP 加载
0 加载
0 R/W ‘1’=8bit 湿度/12bit 温度 0 12bit 湿度 ‘0’=12bit 湿度/14bit 湿度 14bit 温度
表 3 状态寄存器位
2.3.1 测量分辨率 默认的测量分辨率分别为 14bit(温度)、12bit(湿 度),也可分别降至 12bit 和 8bit。通常在高速或超 低功耗的应用中采用该功能。
在程序开始, 用一组“ 启动传输”时序表示数据传 输的初始化。它包括:当 SCK 时钟高电平时 DATA 翻 转为低电平,紧接着 SCK 变为低电平,随后是在 SCK 时钟高电平时 DATA 翻转为高电平。
DATA SCK
图 3 “启动传输”时序
后 续 命 令 包 含 三 个 地 址 位 ( 目 前 只 支 持 “000”) , 和五个命令位。SHTxx 会以下述方式表示已正确地接 收到指令:在第 8 个 SCK 时钟的下降沿之后,将 DATA 下拉为低电平(ACK 位)。在第 9 个 SCK 时钟的下降 沿之后,释放 DATA(恢复高电平)。
参数
条件 Min. Typ. Max. 单位
供电 DC
供电电流
低电平输出电压 高电平输出电压 低电平输入电压 高电平输入电压 焊盘上的输入电流 输出峰值电流
测量 平均
休眠
下降沿 上升沿
on
2.4 5 5.5 V
550 µA 2(2) 28(3) µA
Transmission Start 9
2.2.6 CRC-8 校验
数字信号的整个传输过程由 8bit 校验来确保。任何 错误数据将被检测到并清除。 详情可参阅应用说明“CRC-8 校验”。
图 5 RH 测量时序举例: “0000’1001 ’ 0011’0001”= 2353 = 75.79 %RH (未包含温度补偿)
SHT1x / SHT7x 产品概述
SHTxx 系列产品是一款 高度集成的温湿度传感器芯 片,提供全 量程标定的数字输出 。它采用专利的 CMOSens? 技术,确保产 品具有 极高的可靠性 与卓越 的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体湿度敏 感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件,这两 个敏感元件与一个 14 位的 A/D 转换器以及一个串行 接 口 电 路 设 计 在 同 一 个 芯 片 上 面 。该 传 感 器品 质 卓 越、响应超快、抗干扰能力强、极高的性价比。
2.2.4 测量时序(RH 和 T)
发布一组测量命令(‘00000101’表示相对湿度 RH, ‘00000011’表示温度 T)后,控制器要等待测量结 束 。 这 个 过 程 需 要 大 约 11/55/210ms , 分 别 对 应 8/12/14bit 测量。确切的时间随内部晶振速度,最多 有±15%变化。SHTxx 通过下拉 DATA 至低电平,表示 测量的结束。控制器在触发 SCK 时钟前,必须等待这 个“数据备妥”信号。
图 1 相对湿度、温度和露点的精度曲线
2.2.1 串行时钟输入 (SCK) SCK 用于微处理器与 SHTxx 之间的通讯同步。由于接 口包含了完全静态逻辑,因而不存在最小 SCK 频率。
2.2.2 串行数据 (DATA) DATA 三态门用于数据的读取。DATA 在 SCK 时钟下降 沿之后改变状态,并仅在 SCK 时钟上升沿有效。数据 传输期间,在 SCK 时钟高电平时,DATA 必须保持稳 定。为避免信号冲突,微处理器应驱动 DATA 在低电 平。需要一个外部的上拉电阻(例如:10k Ω)将信 号提拉至高电平(参见图 2)。上拉电阻通常已包含 在微处理器的 I/O 电路中。详细的 IO 特性,参见表 5。
2.2.5 通讯复位时序
如果与 SHTxx 通讯中断,可以利用下列信号时序复位 串口: 当 DATA 保持高电平时,触发 SCK 时钟 9 次或更多。 在下一次指令前,发送一个“传输启动”时序。这些 时序只复位串口,状态寄存器内容仍然保留。
DATA
SCK 1 2 3 4 -8
图 4 通讯复位时序
命令
代码
预留 温度测量 湿度测量 读状态寄存器 写状态寄存器 预留 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
0000x 00011 00101 00111 00110 0101x-1110x
11110
表 2 SHTxx 命令集
±0.2 °F
参见图 1
-40 123.8 °C
-40 254.9 °F
响应时间
1/e (63%) 5 30 s
表 1 传感器性能说明
2 接口说明
Vdd
GND
uC
DATA
(master)
SCK
Vdd 2.4 - 5.5V
图 2 典型应用电路
FSCK SCK 频率
VDD > 4.5 V 10 MHz VDD < 4.5 V 1 MHz
TRFO
DATA 下降时间
输出负载 5 pF 输出负载 100
3.5 30
10 20 40 200
ns ns
TCLx SCK 高/低时间
100 ns
2.3.2 电量不足 “电量不足”功能可监测到 Vdd 电压低于 2.47V 的 状态。精度为±0.05V。
2.3.3 加热元件
芯片上集成了一个可通断的加热元件。接通后,可将 SHTxx 的温度提高大约 5℃(9℉)。功耗增加 8mA @ 5V。
(1)试样参数周期抽检但非 100% 检测 (2)每秒进行一次 8bit 精度的测量,不加载 OTP (3)每秒进行一次 12bit 精度的测量
默认值
7 预留
0
6 R
电 量 不 足 ( 低 电 压 检 测 ) 无默认值,
‘0’对应 Vdd > 2.47
X 仅 在 测 量 结
‘1’对应 Vdd < 2.47
束后更新
5 预留
0
4 预留
0
3 仅供测试, 不使用
0
2 R/W 加热
典型值
0 100 %RH
4
s
±1 %RH < 1 %RH/yr
温度
分辨率 (2)
0.04 0.01 0.01 °C
0.07 0.02 0.02 °F
12 14 14 bit
重复性 精度 量程范围
±0.1 °C
SHT11 ±3.0 ±0.4℃ 在 25℃
SHT15 ±2.0 ±0.3℃ 在 5 ̄40℃
SHT71 ±3.0 ±0.4℃ 在 25℃
SHT75 ±1.8 ±0.3℃ 在 5 ̄40℃
封装
SMD(LCC) SMD(LCC) SMD(LCC) 4-PIN 单排直插 4-PIN 单排直插
8 12 12 bit
重复性 精度 (1) 不确定性 互换性
线性化
±0.1 参见图 1
%RH
可完全互换
非线性度
原始数据 线性化
±3 <<1
%RH %RH
量程范围 响应时间
迟滞 长期稳定性
1/e (63%) 缓慢流动空气
(1)每支 SHTxx 传感器在 25℃(77 °F)和 48℃(118.4 °F),均进行过全量程 RH 精度标定。 (2) 默认的测量精度为 14bit(温度)和 12bit(湿度),通过状态寄存器可分别降至 12bit 和 8bit。
SHT1x / SHT7x 系列温湿度 温度传感器
2.2.3 发送命令
接着传输 2 个字节的测量数据和 1 个字节的 CRC 奇偶 校验。uC 需要通过下拉 DATA 为低电平,以确认每个 字节。所有的数据从 MSB 开始,右值有效(例如:对 于 12bit 数据,从第 5 个 SCK 时钟起算作 MSB;而对 于 8bit 数据,首字节则无意义)。 用 CRC 数据的确认位,表明通讯结束。如果不使用 CRC-8 校验,控制器可以在测量值 LSB 后,通过保持 确认位 ack 高电平,来中止通讯。 在测量和通讯结束后,SHTxx 自动转入休眠模式。 警告:为保证自身温升低于 0.1℃,SHTxx 的激活时 间不要超过 15%(例如,对应 12bit 精度测量,每秒 最多进行 3 次测量)。