数字温湿度传感器shtii及共应用

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1、万方数据第3期2007年6月工矿自动化IndustryandMineAutomationNO．3Jun．2007文章编号：1671—251X(2007)03—0113—02数字温湿度传感器SHTII及共应用张艳丽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SHTll的工作原理、内部结构、测量时序及输出特性，并以SHTll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；

2、单片机中图分类号：TD679文献标识码：B0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SHTll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。1SHTll的工作原理SHTll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。DATA一串行数据引脚；SCK串行时钟输入图1SHTll外

3、形及管脚排列示意图与传统的温湿度传感器不同，SHTll是基于CMOSens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CMOS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。收稿日期：2007—01—15作者简介：张艳丽(1980一)，女，硕士，助教，主要研究方向为信号检测与处理等。SCKDArAGND‰D图2SHTll内部结构框图SHTll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

4、存器可降至12位、8位。湿度测量范围是0～100％RH，对于12位的分辨率为0．030RH；测温范围为一40～+123．8℃，对于14位的分辨率为0．01℃。每个传感器芯片都在极为精确的湿度室中标定，校准系数以程序形式储存在OTP内存中，在测量过程中可对相对湿度自动校准，使SHTll具有100％的互换性。其测量原理：首先利用2只传感器分别产生相对湿度、温度的信号；然后经过放大，分别送至A／D转换器进行模数转换、校准和纠错；再通过二线串行接口将相对湿度及温度的数据送至微控器；最后利用微控器完成非线性补偿和温度补偿。2基于SHTll温湿度传感器的

5、测控系统设计2．1硬件电路设计测控系统的硬件电路包括采样电路、键盘显示电路、电源电路和电器驱动电路。测控系统以SM89C51为主机，由SHTll实现温度和湿度的测量。具体电路原理如图3所示。SM89C51是台湾新茂(SyncMos)公司生产的8位MCU，内含4KBFLASHROM、128BRAM、扩展I／O，自带看门狗定时器、低EMI、DBANK寻址、片内WDTRC振荡器、PWM等。因此本系统不需要外扩ROM，也不必用外置的看门狗电路。万方数据·114工矿自动化2007年6月酣瞽M_zj,i占悸罾耋％。c，，。。，l彳lj{Ii—!：莲矬曩o

6、—_oo——●—————L———P]SW—PB10k·±亟A亡畚WRPSElSM89C51U3j墨鹫l腽谧}j躐R8群jDB7捌}11垩鲨!fGXMl2864图3测控系统电路原理图SM89C51与SHTll连接．只需用2条I／O口线分别作为数据线DATA和时钟线SCK，并在DATA端接入1只上拉电阻，同时在V。。及GND端接入1只去耦电容，通过相应的软件设计，即可完成数据的采集与传输。显示器件选用南京国显的图形液晶显示模块GXMl2864。它内含KS0108B／HD61202控制器，是一种采用低功耗CMOS技术实现的点阵图形LCD模块，有8位

7、的微处理器接口，通过内部的128×64位映射DDRAM，实现128点、64点大小的平板显示。它的主要功能是分2行同时显示现场节点的温度和湿度。LCD显示模块与单片机的接口电路如图3所示。另外，为完成预定值的设置，系统设有4个预设按键，分别为加1键、减1键、设定功能选择键和设定完成确定键。电器驱动电路控制的设备主要包括风机、吸湿机等，可分别采用固态继电器控制工作。通过开关风机或加湿系统的工作状态，实现对测控系统的实时控制。继电器采用交流固态继电器SSR(SolidStateReleys)HCA2550。交流固态继电器是一种无触点通断电子开关，为

8、四端有源器件，其中两端为输入控制端，另外两端为输出受控端，中间采用光电隔离，作为输入输出之间的电气隔离(浮空)，有效避免电磁干扰。当单片机检测到温度或湿度值超出预设