摘 要 詳細介紹Sensirion傳感器公司推出的新型集成數(shù)字式溫濕度傳感器。該傳感器采用CMOSens專利技術將溫度濕度傳感器、A／D轉換器及數(shù)字接口無縫結合，使傳感器具有體積小、響應速度快、接口簡單、性價比高等特點。本文結合實例講解該傳感器的命令、時序，以及其在單片機系統(tǒng)中的應用。
關鍵詞 SHTl0 溫濕度傳感器 數(shù)字傳感器 ATmeg8L

引 言
隨著社會的不斷發(fā)展前進，人們進入了數(shù)字化信息時代，對生活質量的要求越來越高。汽車、空調、除濕器、烘干機等都已家喻戶曉，它們都離不開對溫度、濕度等環(huán)境因素的要求。
瑞士Sensirion公司推出了SHTxx單片數(shù)字溫濕度集成傳感器。采用CMOS過程微加工專利技術(CMOSens technology)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和出色的長期穩(wěn)定性。該傳感器由1個電容式聚合體測濕元件和1個能隙式測溫元件組成，并與1個14位A／D轉換器以及1個2一wire數(shù)字接口在單芯片中無縫結合，使得該產(chǎn)品具有功耗低、反應快、抗干擾能力強等優(yōu)點。

1 SHTl0的特點
SHTlO的主要特點如下：
◆相對濕度和溫度的測量兼有露點輸出；
◆全部校準，數(shù)字輸出；
◆接口簡單(2一wire)，響應速度快；
◆超低功耗，自動休眠；
◆出色的長期穩(wěn)定性；
◆超小體積(表面貼裝)；
◆測濕精度±4．5％RH，測溫精度±O．5℃(25℃)。

2 引腳說明及接口電路
(1)典型應用電路
SHTlO典型應用電路如圖1所示。

(2)電源引腳(VDD、GND)
SHTlO的供電電壓為2．4～5．5 V。傳感器上電后，要等待11 ms，從“休眠”狀態(tài)恢復。在此期間不發(fā)送任何指令。電源引腳(VDD和GND)之間可增加1個100 nF的電容器，用于去耦濾波。
(3)串行接口
SHTlO的兩線串行接口(bidirectional 2一wire)在傳感器信號讀取和電源功耗方面都做了優(yōu)化處理，其總線類似I2C總線但并不兼容I2C總線。
①串行時鐘輸入(SCK)。SCK引腳是MCU與SHTlO之間通信的同步時鐘，由于接口包含了全靜態(tài)邏輯，因此沒有最小時鐘頻率。
②串行數(shù)據(jù)(DATA)。DATA引腳是1個三態(tài)門，用于MCU與SHTlO之間的數(shù)據(jù)傳輸。DATA的狀態(tài)在串行時鐘SCK的下降沿之后發(fā)生改變，在SCK的上升沿有效。在數(shù)據(jù)傳輸期間，當SCK為高電平時，DATA數(shù)據(jù)線上必須保持穩(wěn)定狀態(tài)。
為避免數(shù)據(jù)發(fā)生沖突，MCU應該驅動DATA使其處于低電平狀態(tài)，而外部接1個上拉電阻將信號拉至高電平。

3 命令與時序
(1)SHTl0命令
SHTlO命令如表1所列。

(2)命令時序
發(fā)送一組“傳輸啟動”序列進行數(shù)據(jù)傳輸初始化，如圖2所示。其時序為：當SCK為高電平時DATA翻轉保持低電平，緊接著SCK產(chǎn)生1個發(fā)脈沖，隨后在SCK為高電平時DATA翻轉保持高電平。
緊接著的命令包括3個地址位(僅支持“000”)和5個命令位。SHTl0指示正確接收命令的時序為：在第8個SCK時鐘的下降沿之后將DATA拉為低電平(ACK位)，在第9個SCK時鐘的下降沿之后釋放DATA(此時為高電平)。

(3)測量時序(RH和T)
“000 00101”為相對濕度(RH)測量，“000 0001l”為溫度(θ)測量。發(fā)送一組測量命令后控制器要等待測量結束，這個過程大約需要20／80／320 ms，對應其8／12／14位的測量。測量時間隨內部晶振的速度而變化，最多能夠縮短30％。SHTlO下拉DATA至低電平而使其進入空閑模式。重新啟動SCK時鐘讀出數(shù)據(jù)之前，控制器必須等待這個“數(shù)據(jù)準備好”信號。
接下來傳輸2個字節(jié)的測量數(shù)據(jù)和1個字節(jié)的CRC校驗。MCU必須通過拉低DATA來確認每個字節(jié)。所有的數(shù)據(jù)都從MSB開始，至LSB有效。例如對于12位數(shù)據(jù)，第5個SCK時鐘時的數(shù)值作為MSB位；而對于8位數(shù)據(jù)，第1個字節(jié)(高8位)數(shù)據(jù)無意義。
確認CRC數(shù)據(jù)位之后，通信結束。如果不使用CRC一8校驗，控制器可以在測量數(shù)據(jù)LSB位之后，通過保持ACK位為高電平來結束本次通信。
測量和通信結束后，SHTlO自動進入休眠狀態(tài)模式。
(4)復位時序
如果與SHTlO的通信發(fā)生中斷，可以通過隨后的信號序列來復位串口，如圖3所示。保持DATA為高電平，觸發(fā)SCK時鐘9次或更多，接著在執(zhí)行下次命令之前必須發(fā)送一組“傳輸啟動”序列。這些序列僅僅復位串口，狀態(tài)寄存器的內容仍然保留。
(5)狀態(tài)寄存器讀寫時序
SHTl0通過狀態(tài)寄存器實現(xiàn)初始狀態(tài)設定。