I2C总线数字式温湿度传感器SHT11及其在单片机系统的应用

　　1　概述

　　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CMOSensTM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。

　　2　性能特点

　　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。

　　SHT11温湿度传感器采用SMD(LCC)表面贴片封装形式，管脚排列如图1所示，其引脚说明如下： 由于将传感器与电路部分结合在一起，因此，该传感器具有比其它类型的湿度传感器优越得多的性能。首先是传感器信号强度的增加增强了传感器的抗干扰性能，保证了传感器的长期稳定性，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。其次在传感器芯片内装载的校准数据保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，传感器可直接通过I2C总线与任何类型的微处理器、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。

　　(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。

　　3　工作原理

　　SHT11的湿度检测运用电容式结构，并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。CMOSensTM技术不仅将温湿度传感器结合在一起，而且还将信号放大器、模/数转换器、校准数据存储器、标准I2C总线等电路全部集成在一个芯片内。SHT11传感器的内部结构框图如图2所示。