【正文】 度值輸出SHT11 溫度傳感器的線性非常好,可用下列公式（ 42）將溫度數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換成實(shí)際溫度值 T : TSOd21?? ??24?式中， 表示傳感器溫度測(cè)量值。當(dāng)電源電壓為 5V，溫度傳感器的TSO分辨率為 14 位時(shí)， ， ；當(dāng)溫度傳感器的分辨率為 12 位時(shí)，401?， 。401??圖 43 相對(duì)濕度輸出特性曲線 露點(diǎn)計(jì)算空氣的露點(diǎn)值可根據(jù)相對(duì)濕度和溫度值由下面公式計(jì)算： ????????????RHTEW ??34? ????EWDP式中， ——飽和水蒸氣壓強(qiáng)（mmHg） ?? 非線性校正及溫度補(bǔ)償式（41 ）為相對(duì)濕度的非線性補(bǔ)償計(jì)算公式,對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)而言,計(jì)算量大而過(guò)復(fù)雜,下面給出簡(jiǎn)化的計(jì)算方法。（1）線性　當(dāng)系統(tǒng)對(duì)濕度測(cè)量精度要求不高時(shí),可采用以下的線性計(jì)算公式。 ??RHSOcsimpleRH???21 ??54?式中， 。（2）2線性 當(dāng)系統(tǒng)對(duì)濕度測(cè)量精度要求較高時(shí),可采用以下的 2線性計(jì)算公式,即用最小的計(jì)算復(fù)雜性來(lái)提高精確度。 ????256????bSOarelRH ??64?式中， 為 8 位濕度傳感器輸出濕度值。當(dāng) 時(shí)， ， ；當(dāng) 時(shí)，107?SO143?a52b25108?SO， 。143?a52b（3）溫度補(bǔ)償 上述濕度計(jì)算公式是按環(huán)境溫度為 25℃進(jìn)行計(jì)算的,而實(shí)際的測(cè)量溫度值則在一定的范圍內(nèi)變化,所以應(yīng)考慮濕度傳感器的溫度系數(shù),可按式 對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行補(bǔ)償。??5? ??????linearRHSOtTtureRH??21 ??74?當(dāng) 為 12 位時(shí)， ， ；當(dāng) 為 8 位時(shí)， ，SO0.? RHSO01.?t。 SHT11 的特性 SHT11 的特點(diǎn)SHT11 傳感器的特點(diǎn)如下:1）相對(duì)濕度和溫度一體測(cè)量；2）精確露點(diǎn)測(cè)量；3）全量程標(biāo)定，無(wú)需重新標(biāo)定即可互換使用；4）超快響應(yīng)時(shí)間；5）兩線制數(shù)字接口（最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)集成，較低的價(jià)格） ；6）超小尺寸（5） ；7）高可靠性（工業(yè) CMOS 工業(yè)） ；8）優(yōu)化的長(zhǎng)期穩(wěn)定性；9）可完全浸沒水中；10）基于請(qǐng)求式測(cè)量，因此低能耗；11）具有濕度傳感器元件的自檢測(cè)能力；12）傳感器元件加熱應(yīng)用，亦可獲得極高的精度和穩(wěn)定性。 SHT 的詳細(xì)規(guī)格（RH）的性能參數(shù)如下：范圍：0—100%RH；精度：177。3%RH（20—80%RH） ；響應(yīng)時(shí)間：≤4s；復(fù)現(xiàn)性：177。%RH；分辨率：%RH；工作溫度：－40℃—＋120℃。（T）的性能參數(shù)如下：范圍：－40℃—＋120℃；精度：177。℃（在 25℃時(shí)） ，177?！妫ㄔ?0—40℃時(shí)） ；響應(yīng)時(shí)間：≤20s；復(fù)現(xiàn)性：177?！妫环直媛剩骸?。能耗：典型 30uW（@5V，12bit，測(cè)量周期 2 秒） 典型 1uW（@,8bit，測(cè)量周期 2 分） ；供電范圍：—；檢測(cè)電流：；待機(jī)電流：。 SHT11 的引腳SHT11 的引腳圖如圖 44 所示。圖 44 SHT11 的引腳圖引腳簡(jiǎn)介引腳 1—GND 接地端；SHT11 的供電電壓為 ～ ，傳感器上電后要等待 11ms 以越過(guò)“休眠”狀態(tài)。在此期間無(wú)需發(fā)送任何指令，電源引腳（VDD,GND ）之間可增加一個(gè) 100uF 的電容，用以去耦濾波。引腳 2—DATA 雙向串行數(shù)據(jù)線；SHT11 的串行接口，在傳感器的讀取及電源損耗方面都做了優(yōu)化處理。DATA 三態(tài)門用于數(shù)據(jù)的讀取。引腳 3—SCK 串行時(shí)鐘輸入；用于微處理器與 SHT11 之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，因而不存在最小 SCK 頻率。引腳 4—VDD 電源端，— 電源 [14] SHT11 的的內(nèi)部命令與接口時(shí)序 SHT11 的內(nèi)部命令SHT11 傳感器共有 5 條用戶命令,具體命令格式見表 41。在程序編程時(shí)根據(jù)命令編號(hào)來(lái)設(shè)定 SHT11 的工作狀態(tài)。例如： 0x03 設(shè)置 SHT11 為溫度測(cè)量，0x05 是設(shè)置 SHT11 為濕度測(cè)量。表 41 SHT11 傳感器命令列表命令 編號(hào) 說(shuō)明測(cè)量溫度 00011 溫度測(cè)量測(cè)量濕度 00101 濕度測(cè)量讀寄存器 00111 “讀”狀態(tài)寄存器寫寄存器 00110 “寫”狀態(tài)寄存器軟啟動(dòng) 11110重啟芯片,清除狀態(tài)記錄器的錯(cuò)誤記錄 11 毫秒后進(jìn)入下一個(gè)命令 SHT11 的命令順序及命令時(shí)序1) 傳輸開始初始化傳輸時(shí),應(yīng)發(fā)出“傳輸開始”命令,具體為 SCK 是高電平時(shí),DATA 高電平變?yōu)榈碗娖?并在下一個(gè) SCK 為高時(shí)將 DATA 升高。接著傳輸開始下一個(gè)命令，包含 3 個(gè)地址位(目前只支持“000”) 和 5 個(gè)命令位,通過(guò)DATA 腳的 ack 位處于低電位表示 SHT11 正確收到命令。2) 連接復(fù)位順序如果與 SHT11 傳感器的通訊中斷,下列信號(hào)順序會(huì)使串口復(fù)位 :當(dāng)使DATA 線處于高電平時(shí),觸發(fā) SCK9 次以上(含 9 次) ,并發(fā)一個(gè)前述的“傳輸開始”命令。3) 溫濕度測(cè)量時(shí)序當(dāng)發(fā)出了溫(濕) 度測(cè)量命令后，控制器就要等到測(cè)量完成后才開始動(dòng)作。使用 8/ 12/ 14 位的分辨率測(cè)量分別需要大約 11/ 55/ 210 ms。為表明測(cè)量完成，SHT11 會(huì)使 DATA 為低電平,此時(shí)控制器必須重新啟動(dòng) SCK，然后SHT11 傳送兩字節(jié)測(cè)量數(shù)據(jù)與 1 字節(jié) CRC 校驗(yàn)和到控制器，控制器必須通過(guò)使 DATA 為低來(lái)確認(rèn)每一字節(jié)，通訊在確認(rèn) CRC 數(shù)據(jù)位后停止。如果沒有用 CRC28 校驗(yàn)和,則控制器就會(huì)在測(cè)量數(shù)據(jù) LSB 后，保持 ack 為高時(shí)停止通訊,SHT11 在測(cè)量和通訊完成之后會(huì)自動(dòng)返回睡眠模式。需要注意的是，為使 SHT11 溫升高低于 ℃，則此時(shí)工作頻率不能大 15%(如:12 位精確度時(shí),每秒最多進(jìn)行 3 次測(cè)量)。測(cè)量溫度和測(cè)量濕度命令所對(duì)應(yīng)的時(shí)序如圖44 所示。圖44 測(cè)量溫濕度時(shí)序圖4) 加熱控制將傳感器芯片中的加熱開關(guān)接通，傳感器溫度大約增加 5 ℃，加熱用途如下: 其一，通過(guò)對(duì)啟動(dòng)加熱器前后的溫、濕度進(jìn)行比較，可以正確地區(qū)別傳感器的功能；其二，在相對(duì)濕度較高的環(huán)境下，傳感器可通過(guò)加熱來(lái)避免冷凝。5) 低電壓檢測(cè)SHT11 的工作極限功能可以檢測(cè) VDD 電壓是否低于 ，準(zhǔn)確度為177。 SHT11 的狀態(tài)寄存器SHT11 的狀態(tài)寄存器的類型及其說(shuō)明見表 42。表42 SHT11狀態(tài)寄存器及說(shuō)明位 類型 說(shuō)明 缺省 說(shuō)明7 保留 06 讀 工檢限 X5 保留 04 保留 03 只用于試驗(yàn)，不可以使用 02 讀/寫 加熱 0 關(guān)1 讀/寫 不從OTP重下載 0 重下載0 讀/寫‘1’—8位相對(duì)濕度，12位溫度分辨率；‘0’—12位相對(duì)濕度，14位溫分辨率0 12位相對(duì)濕度，14溫度 硬件接口SHT11 與單片機(jī)接口構(gòu)成的溫濕度測(cè)量電路,如圖 45 所示 。因 SHT11 內(nèi)部集成了 A/D 轉(zhuǎn)換器、數(shù)字接口等，在與單片機(jī)連接時(shí)就不需要再外接轉(zhuǎn)換部件 [15]。圖45 SHT11與單片機(jī)接口 恢復(fù)處理置于極限工作條件下或化學(xué)蒸汽中的傳感器，經(jīng)過(guò)在 80～90℃（176～194F ）和＜5％RH 的濕度條件下保持 24 小時(shí)（烘干） ，隨后在20～30℃（70～90F ）和＞ 74％RH 的濕度條件下保持 48 小時(shí)以上（重新水和）的處理后可使其恢復(fù)到剛校準(zhǔn)時(shí)的狀態(tài)。通過(guò)上面的論述可見 SHT11 數(shù)字式溫濕度傳感器完全符合對(duì)土壤溫濕度檢測(cè)的要求。第 5 章 DS12887 時(shí)鐘芯片實(shí)時(shí)時(shí)鐘是電子設(shè)備和通訊設(shè)備中常用的器件, DS12887 是美國(guó) Dallas公司推出的并行接口的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片, 具有內(nèi)部晶振和鋰電池, 同時(shí)與 IBM AT 計(jì)算機(jī)中常用的時(shí)鐘芯片 MC146818B 和 DS1287 管腳兼容, 可以直接替換 1DS12887 具有微功耗、外圍接口簡(jiǎn)單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn), 因而在高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用 [16] DS12887 時(shí)鐘芯片特點(diǎn)（1） 在沒有外部電源的情況下可工作 10 年（2） 可計(jì)算到 2100 年前的秒、分、小時(shí)、星期、月、年七種日歷信息, 帶閏年補(bǔ)償 （3） 時(shí)間信息可設(shè)置為二進(jìn)制和 BCD 碼兩種表示, 小時(shí)可設(shè)置為 12小時(shí)和 24 小時(shí)制, 12 小時(shí)模式帶 PM 和 AM 指示, 具備夏令時(shí)功能（4） 有 Motorola 和 Intel 兩種總線工作模式, 可兼容兩大系列的微處理器時(shí)序（5） 地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用, 接口無(wú)需外加芯片（6） 內(nèi)建 128 字節(jié) NVRAM, 掉電單元數(shù)據(jù)不丟失 1 其中 14 字節(jié)用作時(shí)間信息存儲(chǔ), 114 字節(jié)可提（7） 供給用戶自由使用 1（8） 可編程方波輸出（9） 總線兼容中斷( IRQ) 引腳 DS12887 的引腳（引腳圖如圖 51 所示）及功能簡(jiǎn)介如下： 圖51 DS12887 引腳圖GND,VccDc 這個(gè)裝置必須通過(guò)一些引腳接地，接電源。輸入電壓是5V。當(dāng) 5V 電壓有了正常的限制，這個(gè)設(shè)備完全有效，這時(shí)數(shù)據(jù)可讀可寫。當(dāng)電壓低于 4，25V，讀寫都不會(huì)受到限制。而且記時(shí)功能在更低的輸入電壓下也不會(huì)受到限制。當(dāng)電壓低于 3V，RAM 和計(jì)時(shí)器都靠?jī)?nèi)部的鋰電源繼續(xù)工作。不管輸入電壓如何，在 25 攝氏度時(shí)計(jì)時(shí)功能將保持每月 1 分鐘的精確度。MOT(模式選擇) 模式選擇引腳提供了兩種總線類型的選擇。當(dāng)接 Vcc 時(shí)，選擇的是 Motorola 的總線時(shí)序；當(dāng)接地或懸空，選擇的是 Intel 總線時(shí)序。這個(gè)引腳內(nèi)部有一個(gè)大約 20 千歐的下拉電阻。SQW（方波輸出）方波輸出引腳方波輸出的頻率可以通過(guò)設(shè)計(jì)寄存器A 來(lái)變化，如 51。寄存器 B 的方波輸出字節(jié)可以用來(lái)控制方波信號(hào)的輸出。當(dāng)電壓低于 4。25V，方波輸出信號(hào)無(wú)效。表 51 中斷率和方波輸出頻率寄存器 A 位選擇RS3 RS2 RS1 RS0 Tp1 周期中斷率方波輸出頻率 0 0 0 0 None None 0 0 0 1 256HZ 0 0 1 0 128Hz 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 512Hz 1 0 0 0 256Hz 1 0 0 1 128Hz 1 0 1 0 64Hz 1 0 1 1 32Hz 1 1 0 0 16Hz 1 1 0 1 125ms 8Hz 1 1 1 0 250ms 4Hz 1 1 1 1 500ms 2Hz AD0/AD7（交替雙向地址/數(shù)據(jù)總線）由于地址信息和數(shù)據(jù)信息分享同一個(gè)信號(hào)途徑，交替總線接同一個(gè)引腳。在總線循環(huán)的前半個(gè)周期，地址是當(dāng)前的；在后半個(gè)周期同一個(gè)引腳和同一個(gè)途徑輸出數(shù)據(jù)信息。由于地址和數(shù)據(jù)的總線交換發(fā)生在內(nèi)部 RAM 的有效時(shí)間內(nèi)，地址和數(shù)據(jù)的交換并沒有減少 DS12887 的有效時(shí)間。地址在 AS/ALE 下降之前有效，這時(shí) DS12887從 AD0~AD6 選通地址。在 DS/RD 信號(hào)周期內(nèi)，有效的寫信號(hào)是當(dāng)前的并保持穩(wěn)定。再讀寫信號(hào)的后半個(gè)周期，DS12887 輸出 8 字節(jié)的數(shù)據(jù)。當(dāng)Motorola 時(shí)序中 DS 變低或 Intel 時(shí)序中 RD 變高，讀循環(huán)就結(jié)束了，總線返回高阻狀態(tài)。AS（地址選通）一個(gè)高電平的地址選通信號(hào)提供給交替總線時(shí)，在AS/ALE 脈沖的下降沿，DS12887 選通地址。DS（數(shù)據(jù)選通或讀出）根據(jù)模式選擇的不同，DS/RD 引腳有兩種不同的操作模式。當(dāng) MOT 引腳接 Vcc 時(shí)，選擇的是 Motorola 總線時(shí)序。在這種模式下，DS 在總線循環(huán)的后半個(gè)周期是高電平稱為數(shù)據(jù)選通。在讀循環(huán)中，DS 代表 DS12887 驅(qū)動(dòng)雙向總線的時(shí)間；在寫循環(huán) DS 的變化沿，DS12887選通信號(hào)。當(dāng) MOT 引腳接地，選擇的是 Intel 總線時(shí)序。在這種模式下，DS 引腳稱為 RD 。它代表 DS12887 驅(qū)動(dòng)總線讀數(shù)據(jù)的時(shí)間周期。RD 信號(hào)的定義和存儲(chǔ)器中 OE 的定義是一樣的。R/W（讀寫信號(hào)）：讀寫引腳也有兩種操作模式。當(dāng) MOT 引腳接 Vcc選擇 Motorola 時(shí)序時(shí)，R/W 的電平可以用來(lái)表明是讀或?qū)憽．?dāng) DS 電平為高時(shí)，R/W 電平也為高時(shí)是讀循環(huán)；在 DS 為告示，R/W 為低是寫循環(huán)。當(dāng) MOT 接地選擇的是 Intel 時(shí)序，讀寫信號(hào)是一個(gè)低有效信號(hào)稱為WR。在這種模式下，RW 引腳和通用 RAMS 中寫使能端具有一樣作用。CS（芯片選通信號(hào)）DS12887 的芯片選通信號(hào)實(shí)地有效。必須在 CS 有效的狀態(tài)下，Motorola 時(shí)序中數(shù)據(jù)或地址才可以選通或 Intel 時(shí)序中讀寫信號(hào)才可以有效。在不考慮 CS 信號(hào)的情況下，總線循環(huán)可以索存地址。當(dāng)?shù)貕旱陀? 時(shí)，DS12887 通過(guò)使 CS 無(wú)效來(lái)禁止 acce