基于SHT11温湿度测量仪的设计

　　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。

　　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。