【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)字輸出轉換成實際溫度值 T : TSOd21?? ??24?式中， 表示傳感器溫度測量值。當電源電壓為 5V，溫度傳感器的TSO分辨率為 14 位時， ， ；當溫度傳感器的分辨率為 12 位時，401?， 。401??圖 43 相對濕度輸出特性曲線 露點計算空氣的露點值可根據(jù)相對濕度和溫度值由下面公式計算： ????????????RHTEW ??34? ????EWDP式中， ——飽和水蒸氣壓強（mmHg） ?? 非線性校正及溫度補償式（41 ）為相對濕度的非線性補償計算公式,對于單片機系統(tǒng)而言,計算量大而過復雜,下面給出簡化的計算方法。（1）線性　當系統(tǒng)對濕度測量精度要求不高時,可采用以下的線性計算公式。 ??RHSOcsimpleRH???21 ??54?式中， 。（2）2線性 當系統(tǒng)對濕度測量精度要求較高時,可采用以下的 2線性計算公式,即用最小的計算復雜性來提高精確度。 ????256????bSOarelRH ??64?式中， 為 8 位濕度傳感器輸出濕度值。當 時， ， ；當 時，107?SO143?a52b25108?SO， 。143?a52b（3）溫度補償 上述濕度計算公式是按環(huán)境溫度為 25℃進行計算的,而實際的測量溫度值則在一定的范圍內(nèi)變化,所以應考慮濕度傳感器的溫度系數(shù),可按式 對環(huán)境溫度進行補償。??5? ??????linearRHSOtTtureRH??21 ??74?當 為 12 位時， ， ；當 為 8 位時， ，SO0.? RHSO01.?t。 SHT11 的特性 SHT11 的特點SHT11 傳感器的特點如下:1）相對濕度和溫度一體測量；2）精確露點測量；3）全量程標定，無需重新標定即可互換使用；4）超快響應時間；5）兩線制數(shù)字接口（最簡單的系統(tǒng)集成，較低的價格） ；6）超小尺寸（5） ；7）高可靠性（工業(yè) CMOS 工業(yè)） ；8）優(yōu)化的長期穩(wěn)定性；9）可完全浸沒水中；10）基于請求式測量，因此低能耗；11）具有濕度傳感器元件的自檢測能力；12）傳感器元件加熱應用，亦可獲得極高的精度和穩(wěn)定性。 SHT 的詳細規(guī)格（RH）的性能參數(shù)如下：范圍：0—100%RH；精度：177。3%RH（20—80%RH） ；響應時間：≤4s；復現(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?！妫ㄔ?25℃時） ，177。℃（在 0—40℃時） ；響應時間：≤20s；復現(xiàn)性：177?！?；分辨率：℃。能耗：典型 30uW（@5V，12bit，測量周期 2 秒） 典型 1uW（@,8bit，測量周期 2 分） ；供電范圍：—；檢測電流：；待機電流：。 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“休眠”狀態(tài)。在此期間無需發(fā)送任何指令，電源引腳（VDD,GND ）之間可增加一個 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。在程序編程時根據(jù)命令編號來設定 SHT11 的工作狀態(tài)。例如： 0x03 設置 SHT11 為溫度測量，0x05 是設置 SHT11 為濕度測量。表 41 SHT11 傳感器命令列表命令 編號 說明測量溫度 00011 溫度測量測量濕度 00101 濕度測量讀寄存器 00111 “讀”狀態(tài)寄存器寫寄存器 00110 “寫”狀態(tài)寄存器軟啟動 11110重啟芯片,清除狀態(tài)記錄器的錯誤記錄 11 毫秒后進入下一個命令 SHT11 的命令順序及命令時序1) 傳輸開始初始化傳輸時,應發(fā)出“傳輸開始”命令,具體為 SCK 是高電平時,DATA 高電平變?yōu)榈碗娖?并在下一個 SCK 為高時將 DATA 升高。接著傳輸開始下一個命令，包含 3 個地址位(目前只支持“000”) 和 5 個命令位,通過DATA 腳的 ack 位處于低電位表示 SHT11 正確收到命令。2) 連接復位順序如果與 SHT11 傳感器的通訊中斷,下列信號順序會使串口復位 :當使DATA 線處于高電平時,觸發(fā) SCK9 次以上(含 9 次) ,并發(fā)一個前述的“傳輸開始”命令。3) 溫濕度測量時序當發(fā)出了溫(濕) 度測量命令后，控制器就要等到測量完成后才開始動作。使用 8/ 12/ 14 位的分辨率測量分別需要大約 11/ 55/ 210 ms。為表明測量完成，SHT11 會使 DATA 為低電平,此時控制器必須重新啟動 SCK，然后SHT11 傳送兩字節(jié)測量數(shù)據(jù)與 1 字節(jié) CRC 校驗和到控制器，控制器必須通過使 DATA 為低來確認每一字節(jié)，通訊在確認 CRC 數(shù)據(jù)位后停止。如果沒有用 CRC28 校驗和,則控制器就會在測量數(shù)據(jù) LSB 后，保持 ack 為高時停止通訊,SHT11 在測量和通訊完成之后會自動返回睡眠模式。需要注意的是，為使 SHT11 溫升高低于 ℃，則此時工作頻率不能大 15%(如:12 位精確度時,每秒最多進行 3 次測量)。測量溫度和測量濕度命令所對應的時序如圖44 所示。圖44 測量溫濕度時序圖4) 加熱控制將傳感器芯片中的加熱開關接通，傳感器溫度大約增加 5 ℃，加熱用途如下: 其一，通過對啟動加熱器前后的溫、濕度進行比較，可以正確地區(qū)別傳感器的功能；其二，在相對濕度較高的環(huán)境下，傳感器可通過加熱來避免冷凝。5) 低電壓檢測SHT11 的工作極限功能可以檢測 VDD 電壓是否低于 ，準確度為177。 SHT11 的狀態(tài)寄存器SHT11 的狀態(tài)寄存器的類型及其說明見表 42。表42 SHT11狀態(tài)寄存器及說明位 類型 說明 缺省 說明7 保留 06 讀 工檢限 X5 保留 04 保留 03 只用于試驗，不可以使用 02 讀/寫 加熱 0 關1 讀/寫 不從OTP重下載 0 重下載0 讀/寫‘1’—8位相對濕度，12位溫度分辨率；‘0’—12位相對濕度，14位溫分辨率0 12位相對濕度，14溫度 硬件接口SHT11 與單片機接口構成的溫濕度測量電路,如圖 45 所示 。因 SHT11 內(nèi)部集成了 A/D 轉換器、數(shù)字接口等，在與單片機連接時就不需要再外接轉換部件 [15]。圖45 SHT11與單片機接口 恢復處理置于極限工作條件下或化學蒸汽中的傳感器，經(jīng)過在 80～90℃（176～194F ）和＜5％RH 的濕度條件下保持 24 小時（烘干） ，隨后在20～30℃（70～90F ）和＞ 74％RH 的濕度條件下保持 48 小時以上（重新水和）的處理后可使其恢復到剛校準時的狀態(tài)。通過上面的論述可見 SHT11 數(shù)字式溫濕度傳感器完全符合對土壤溫濕度檢測的要求。第 5 章 DS12887 時鐘芯片實時時鐘是電子設備和通訊設備中常用的器件, DS12887 是美國 Dallas公司推出的并行接口的實時時鐘芯片, 具有內(nèi)部晶振和鋰電池, 同時與 IBM AT 計算機中常用的時鐘芯片 MC146818B 和 DS1287 管腳兼容, 可以直接替換 1DS12887 具有微功耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點, 因而在高精度的實時時鐘系統(tǒng)中得到了廣泛應用 [16] DS12887 時鐘芯片特點（1） 在沒有外部電源的情況下可工作 10 年（2） 可計算到 2100 年前的秒、分、小時、星期、月、年七種日歷信息, 帶閏年補償 （3） 時間信息可設置為二進制和 BCD 碼兩種表示, 小時可設置為 12小時和 24 小時制, 12 小時模式帶 PM 和 AM 指示, 具備夏令時功能（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序（5） 地址/數(shù)據(jù)總線復用, 接口無需外加芯片（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)用作時間信息存儲, 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）及功能簡介如下： 圖51 DS12887 引腳圖GND,VccDc 這個裝置必須通過一些引腳接地，接電源。輸入電壓是5V。當 5V 電壓有了正常的限制，這個設備完全有效，這時數(shù)據(jù)可讀可寫。當電壓低于 4，25V，讀寫都不會受到限制。而且記時功能在更低的輸入電壓下也不會受到限制。當電壓低于 3V，RAM 和計時器都靠內(nèi)部的鋰電源繼續(xù)工作。不管輸入電壓如何，在 25 攝氏度時計時功能將保持每月 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。當接 Vcc 時，選擇的是 Motorola 的總線時序；當接地或懸空，選擇的是 Intel 總線時序。這個引腳內(nèi)部有一個大約 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設計寄存器A 來變化，如 51。寄存器 B 的方波輸出字節(jié)可以用來控制方波信號的輸出。當電壓低于 4。25V，方波輸出信號無效。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)信息分享同一個信號途徑，交替總線接同一個引腳。在總線循環(huán)的前半個周期，地址是當前的；在后半個周期同一個引腳和同一個途徑輸出數(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 的有效時間內(nèi)，地址和數(shù)據(jù)的交換并沒有減少 DS12887 的有效時間。地址在 AS/ALE 下降之前有效，這時 DS12887從 AD0~AD6 選通地址。在 DS/RD 信號周期內(nèi)，有效的寫信號是當前的并保持穩(wěn)定。再讀寫信號的后半個周期，DS12887 輸出 8 字節(jié)的數(shù)據(jù)。當Motorola 時序中 DS 變低或 Intel 時序中 RD 變高，讀循環(huán)就結束了，總線返回高阻狀態(tài)。AS（地址選通）一個高電平的地址選通信號提供給交替總線時，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 MOT 引腳接 Vcc 時，選擇的是 Motorola 總線時序。在這種模式下，DS 在總線循環(huán)的后半個周期是高電平稱為數(shù)據(jù)選通。在讀循環(huán)中，DS 代表 DS12887 驅動雙向總線的時間；在寫循環(huán) DS 的變化沿，DS12887選通信號。當 MOT 引腳接地，選擇的是 Intel 總線時序。在這種模式下，DS 引腳稱為 RD 。它代表 DS12887 驅動總線讀數(shù)據(jù)的時間周期。RD 信號的定義和存儲器中 OE 的定義是一樣的。R/W（讀寫信號）：讀寫引腳也有兩種操作模式。當 MOT 引腳接 Vcc選擇 Motorola 時序時，R/W 的電平可以用來表明是讀或寫。當 DS 電平為高時，R/W 電平也為高時是讀循環(huán)；在 DS 為告示，R/W 為低是寫循環(huán)。當 MOT 接地選擇的是 Intel 時序，讀寫信號是一個低有效信號稱為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）DS12887 的芯片選通信號實地有效。必須在 CS 有效的狀態(tài)下，Motorola 時序中數(shù)據(jù)或地址才可以選通或 Intel 時序中讀寫信號才可以有效。在不考慮 CS 信號的情況下，總線循環(huán)可以索存地址。當?shù)貕旱陀? 時，DS12887 通過使 CS 無效來禁止 acce