【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。SHT11溫濕度傳感器采用SMD(LCC)表面貼片封裝形式，接口非常簡(jiǎn)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(hào)地和電源，～ V； ◇腳2和腳3二線串行數(shù)字接口，其中DATA為數(shù)據(jù)線，SCK為時(shí)鐘線； ◇腳5～8未連接。 3 SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理 溫濕度傳感器SHT11將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A／D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。該芯片包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個(gè)敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)首先進(jìn)入微弱信號(hào)放大器進(jìn)行放大；然后進(jìn)入一個(gè)14位的A／D轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過(guò)二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號(hào)。SHT11在出廠前，都會(huì)在恒濕或恒溫環(huán)境巾進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)存儲(chǔ)在校準(zhǔn)寄存器中；在測(cè)量過(guò)程中，校準(zhǔn)系數(shù)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)來(lái)自傳感器的信號(hào)。此外，SHT11內(nèi)部還集成了一個(gè)加熱元件，加熱元件接通后可以將SHT11的溫度升高5℃左右，同時(shí)功耗也會(huì)有所增加。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗(yàn)證兩個(gè)傳感器元件的性能。在高濕(95％RH)環(huán)境中，加熱傳感器可預(yù)防傳感器結(jié)露，同時(shí)縮短響應(yīng)時(shí)間，提高精度。加熱后SHT11溫度升高、相對(duì)濕度降低，較加熱前，測(cè)量值會(huì)略有差異。 微處理器是通過(guò)二線串行數(shù)字接口與SHT11進(jìn)行通信的。通信協(xié)議與通用的I2C總線協(xié)議是不兼容的，因此需要用通用微處理器I／O口模擬該通信時(shí)序。微處理器對(duì)SHT11的控制是通過(guò)5個(gè)5位命令代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，命令代碼的含義如表1所列。 4 SHT11應(yīng)用設(shè)計(jì) 微處理器采用二線串行數(shù)字接口和溫濕度傳感器芯片SHT11進(jìn)行通信，所以硬件接門設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單；然而，通信協(xié)議是芯片廠家自己定義的，所以在軟件設(shè)計(jì)中，需要用微處理器通用I／O口模擬通信協(xié)議。 硬件設(shè)計(jì) SHT11通過(guò)二線數(shù)字串行接口來(lái)訪問(wèn)，所以硬件接口電路非常簡(jiǎn)單。需要注意的地方是：DATA數(shù)據(jù)線需要外接上拉電阻，時(shí)鐘線SCK用于微處理器和SHT11之間通信同步，由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，所以對(duì)SCK最低頻率沒(méi)有要求；，SCK頻率最高為10 MHz， V時(shí)，SCK最高頻率則為1 MHz。硬件連接如圖3所示。 軟件設(shè)計(jì) 圖5SHT11濕度測(cè)試時(shí)序圖 SHT11濕度測(cè)試時(shí)序如圖5所示。其中，陰影部分為SHT11控制總線。主機(jī)發(fā)出啟動(dòng)命令，隨后發(fā)出一個(gè)后續(xù)8位命令碼，該命令碼包含3個(gè)地址位(芯片設(shè)定地址為000)和5個(gè)命令位；發(fā)送完該命令碼，將DATA總線設(shè)為輸入狀態(tài)等待SHT11的響應(yīng)；SHT11接收到上述地址和命令碼后，在第8個(gè)時(shí)鐘下降沿，將DATA下拉為低電平作為從機(jī)的ACK；在第9個(gè)時(shí)鐘下降沿之后，從機(jī)釋放DATA(恢復(fù)高電平)總線；釋放總線后，從機(jī)開始測(cè)量當(dāng)前濕度，測(cè)量結(jié)束后，再次將DATA總線拉為低電平；主機(jī)檢測(cè)到DATA總線被拉低后，得知濕度測(cè)量已經(jīng)結(jié)束，給出SCK時(shí)鐘信號(hào)；從機(jī)在第8個(gè)時(shí)鐘下降沿，先輸出高字節(jié)數(shù)據(jù)；在第9個(gè)時(shí)鐘下降沿，主機(jī)將DATA總線拉低作為ACK信號(hào)。然后釋放總線DATA；在隨后8個(gè)SCK周期下降沿，從機(jī)發(fā)出低字節(jié)數(shù)據(jù)；接下來(lái)的SCK下降沿，主機(jī)再次將DATA總線拉低作為接收數(shù)據(jù)的ACK信號(hào)；最后8個(gè)SCK下降沿從機(jī)發(fā)出CRC校驗(yàn)數(shù)據(jù)，主機(jī)不予應(yīng)答(NACK)則表示測(cè)量結(jié)束。由于微處理器通過(guò)二線串行數(shù)字接口訪問(wèn)濕度傳感器SHT11，而訪問(wèn)協(xié)議是芯片生產(chǎn)商白定義的，所以需要用通用I／O口模擬該通信協(xié)議。我們選用Atmel公司的微處理器ATmega128。通過(guò)對(duì)I／O口寄存器的編程，該處理器的I／O口可以根據(jù)需要設(shè)置成輸入、輸出、高阻等狀態(tài)。這為模擬該通信協(xié)議提供了條件。在軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程巾，通過(guò)宏定義來(lái)實(shí)現(xiàn)I／O口狀態(tài)的改變。 光照傳感器TSL25611TSL2561簡(jiǎn)介TSL2561是TAOS公司推出的一種高速、低功耗、寬量程、可編程靈活配置的光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片。該芯片可廣泛應(yīng)用于各類顯示屏的監(jiān)控，目的是在多變的光照條件下，使得顯示屏提供最好的顯示亮度并盡可能降低電源功耗；還能夠用于街道光照控制、安全照明等眾多場(chǎng)合。該芯片的主要特點(diǎn)如下：◇ 可編程配置許可的光強(qiáng)度上下閾值，當(dāng)實(shí)際光照度超過(guò)該閾值時(shí)給出中斷信號(hào)；◇ 數(shù)字輸出符合標(biāo)準(zhǔn)的SMBus(TSL2560)和I2C(TSL2561)總線協(xié)議；◇ 模擬增益和數(shù)字輸出時(shí)間可編程控制；◇ mm mm超小封裝，在低功耗模式下， mW；◇ 自動(dòng)抑制50 Hz/60 Hz的光照波動(dòng)。2TSL256x的引腳功能 TSL256x有2種封裝形式： 6LEAD CHIPSCALE和6LEAD TMB。封裝形式不同，相應(yīng)的光照度計(jì)算公式也不同。圖1為這兩種封裝形式的引腳分布圖。 圖1TSL256x封裝各引腳的功能如下：腳1和腳3： 分別是電源引腳和信號(hào)地?！?。腳2： 器件訪問(wèn)地址選擇引腳。由于該引腳電平不同，該器件有3個(gè)不同的訪問(wèn)地址。訪問(wèn)地址和電平的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所列。表1器件訪問(wèn)地址和引腳2電平的對(duì)應(yīng)關(guān)系腳4和腳6： I2C或SMBus總線的時(shí)鐘信號(hào)線和數(shù)據(jù)線。腳5： 中斷信號(hào)輸出引腳。當(dāng)光強(qiáng)度超過(guò)用戶編程配置的上或下閾值時(shí)，器件會(huì)輸出一個(gè)中斷信號(hào)。3TSL256x的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理 TSL256x是第二代周圍環(huán)境光強(qiáng)度傳感器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖２所示。通道0和通道1是兩個(gè)光敏二極管，其中通道0對(duì)可見光和紅外線都敏感，而通道1僅對(duì)紅外線敏感。積分式A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)流過(guò)光敏二極管的電流進(jìn)行積分，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，在轉(zhuǎn)換結(jié)束后將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入芯片內(nèi)部通道0和通道1各自的寄存器中。當(dāng)一個(gè)積分周期完成之后，積分式A/D轉(zhuǎn)換器將自動(dòng)開始下一個(gè)積分轉(zhuǎn)換過(guò)程。微控制器和TSL2560可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的SMBus( System Management Bus) ，TSL2561則可通過(guò)I2C總線協(xié)議訪問(wèn)。對(duì)TSL256x的控制是通過(guò)對(duì)其內(nèi)部的16個(gè)寄存器的讀寫來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其地址如表2所列。圖2TSL256x內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖表2TSL256x內(nèi)部寄存器地址及作用4TSL256x應(yīng)用設(shè)計(jì)TSL256x的訪問(wèn)遵循標(biāo)準(zhǔn)的SMBus和I2C協(xié)議，這使得該芯片軟件和硬件設(shè)計(jì)變得很簡(jiǎn)單。這兩種協(xié)議的讀寫時(shí)序雖然很類似，但仍存在不同之處。下面僅以TSL2561芯片為例，說(shuō)明TSL256x光強(qiáng)傳感器的實(shí)際應(yīng)用。硬件設(shè)計(jì) TSL2561能夠通過(guò)I2C總線訪問(wèn)，所以硬件接口電路很簡(jiǎn)單。假如所選用的微控制器帶有I2C總線控制器，則將該總線的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線直接和TSL2561的I2C總線的SCL和SDA分別相連；假如微控制器內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，則還需要再用2個(gè)上拉電阻接到總線上。假如微控制器不帶I2C總線控制器，則將TSL2561的I2C總線的SCL和SDA和普通I/O口連接即可；但編程時(shí)需要模擬I2C總線的時(shí)序來(lái)訪問(wèn)TSL2561，INT引腳接微控制器的外部中斷。硬件連接如圖3所示。圖3微控制器和TSL2561的硬件連接圖軟件設(shè)計(jì) 微控制器能夠通過(guò)I2C總線協(xié)議對(duì)TSL2561進(jìn)行讀寫。寫數(shù)據(jù)時(shí)，先發(fā)送器件地址，然后發(fā)送要寫的數(shù)據(jù)。TSL2561的寫操作過(guò)程如下： 先發(fā)送一組器件地址；然后寫命令碼，命令碼是指定接下來(lái)寫寄存器的地址00h～0fh和寫寄存器的方式，是以字節(jié)、字或塊（幾個(gè)字）為單位進(jìn)行寫操作的；最后發(fā)送要寫的數(shù)據(jù)，根據(jù)前面命令碼規(guī)定寫寄存器的方式，能夠連續(xù)發(fā)送要寫的數(shù)據(jù)，內(nèi)部寫寄存器會(huì)自動(dòng)加1。對(duì)于I2C協(xié)議具體的讀寫時(shí)序，能夠參考相關(guān)資料，在此不再贅述。TSL2561的軟件設(shè)計(jì)流程如圖4所示。圖4軟件設(shè)計(jì)流程電源用LM7805一塊，10K電阻一個(gè)，5號(hào)AA電池4節(jié)構(gòu)成+5V穩(wěn)壓電源。電路圖如下：LM7805簡(jiǎn)介：用lm78/lm79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的lm78或lm79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如lm7806表示輸出電壓為正6V，lm7909表示輸出電壓為負(fù)9V。因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。LM7805內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 編程思路及流程圖PTR2000思路：?jiǎn)纹瑱C(jī)開始需將無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊PTR2000設(shè)置處于接受狀態(tài)，通過(guò)串口中斷識(shí)別由PC用過(guò)無(wú)線信道傳輸來(lái)的指令，根據(jù)接受指令的內(nèi)容采集數(shù)據(jù)并啟動(dòng)發(fā)送。發(fā)送前需將PTR2000模塊設(shè)置為發(fā)射狀態(tài)，且等待5ms才可發(fā)送，發(fā)送完畢后，向PC機(jī)端發(fā)送“發(fā)送結(jié)束指令”，并將PTR2000重設(shè)為接受狀態(tài)，下圖為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖。 基于單片機(jī)的PTR2000無(wú)線傳輸流程圖ORG 0000H AJMP STARTORG 0200HSTART：SETB ；PTR2000的Pin6置1SETB ；PTR2000的Pin7置1MOV SP，80H ；設(shè)置數(shù)據(jù)指針的位置MOV SCON，40H ；串口工作方式1MOV TMOD，20H ；定時(shí)器工作方式1MOV TL1，OFDH ；設(shè)定