SHT11温湿度传感器在单片机中的应用复习进程文档格式.docx
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设计SHT11温湿度传感器在单片机中的应用的流程图如下：
三、硬件设计
图5单片机与SHT11接口电路及温湿度显示电路
（１）湿度值输出ＳＨＴ１１可通过Ｉ２Ｃ总线直接输出数字量湿度值，其相对湿度数字输出特性曲线如图３所示。
由图３可看出，ＳＨＴ１１的输出特性呈一定的非线性，为了补偿湿度传感器的非线性，可按如下公式修正湿度值：
ＲＨｌｉｎｅａｒ＝ｃ１＋ｃ２ＳＯＲＨ＋ｃ３ＳＯＲＨ２
式中，ＳＯＲＨ为传感器相对湿度测量值，系数取值如下：
１２位：
ＳＯＲＨ：
ｃ１＝－４，ｃ２＝０．０４０５，ｃ３＝－２．８×
１０－６
８位：
ｃ１＝－４，ｃ２＝０．６４８，ｃ３＝－７．２×
１０－４
（２）温度值输出
由于ＳＨＴ１１温度传感器的线性非常好，故可用下列公式将温度数字输出转换成实际温度值：
Ｔ＝ｄ１＋ｄ２ＳＯＴ
当电源电压为５Ｖ，且温度传感器的分辨率为１４位时，ｄ１＝－４０ｄ２＝０．０１，当温度传感器的分辨率为１２位时，ｄ１＝－４０ｄ２＝０．０４。
（３）露点计算
空气的露点值可根据相对湿度和温度值来得出，具体的计算公式如下：
ＬｏｇＥＷ＝（０．６６０７７＋７．５Ｔ／（２３７．３＋Ｔ）＋[ｌｏｇ１０（ＲＨ）－２]
Ｄｐ＝[（０．６６０７７－ｌｏｇＥＷ）×
２３７．３]／（ｌｏｇＥＷ－８．１６０７７）３．２命令与接口时序ＳＨＴ１１传感器共有５条用户命令，具体命令格式见表１所列。
下面介绍一下具体的命令顺序及命令时序。
表1SHT11传感器命令列表
命令
编码
说明
测量温度
00011
温度测量
测量湿度
00101
湿度测量
读寄存器状态
00111
“读”状态寄存器
写寄存器状态
00110
“写”状态寄存器
软启动
11110
重启芯片，清除状态记录器的错误记录11毫秒后进入下一个命令
（1）传输开始初始化传输时，应首先发出“传输开始”命令，该命令可在ＳＣＫ为高时使ＤＡＴＡ由高电平变为低电平，并在下一个ＳＣＫ为高时将ＤＡＴＡ升高。
接下来的命令顺序包含三个地址位（目前只支持“０００”）和５个命令位，当ＤＡＴＡ脚的ａｃｋ位处于低电位时，表示ＳＨＴ１１正确收到命令。
（2）连接复位顺序如果与ＳＨＴ１１传感器的通讯中断，下列信号顺序会使串口复位：
即当ＤＡＴＡ线处于高电平时，触发ＳＣＫ９次以上（含９次），此后应接着发一个“传输开始”命令。
表2SHT11状态寄存器类型及说明
位
类型
缺省
7
保留
6
读
工检限（低电压检查）
X
5
4
3
只用于试验，不可以使用
2
读/写
加热
关
1
不从OTP重下载
重下载
'
1'
=8位相对湿度，12位温度分辨率。
0'
=12位相对湿度，14位湿度分辨率
12位相对湿度，14位湿度
（３）温湿度测量时序
当发出了温（湿）度测量命令后，控制器就要等到测量完成。
使用８／１２／１４位的分辨率测量分别需要大约１１／５５／２１０ｍｓ的时间。
为表明测量完成，ＳＨＴ１１会使数据线为低，此时控制器必须重新启动ＳＣＫ，然后传送两字节的测量数据与１字节ＣＲＣ校验和。
控制器必须通过使ＤＡＴＡ为低来确认每一个字节，所有的量均从右算，ＭＳＢ列于第一位。
通讯在确认ＣＲＣ数据位后停止。
如果没有用ＣＲＣ－８校验和，则控制器就会在测量数据ＬＳＢ后保持ａｃｋ为高来停止通讯，ＳＨＴ１１在测量和通讯完成后会自动返回睡眠模式。
需要注意的是：
为使ＳＨＴ１１的温升低于０．１℃此时的工作频率不能大于标定值的１５％（如：
１２位精确度时，每秒最多进行３次测量）。
３．３寄存器配置
ＳＨＴ１１传感器中的一些高级功能是通过状态寄存器来实现的，寄存器各位的类型及说明见表２所列。
4、软件设计
（要求有程序流程框图，源程序清单）图５是ＡＴ８９Ｃ２０５１单片机与ＳＨＴ１１的接口电路。
由于ＡＴ８９Ｃ２０５１不具备Ｉ２Ｃ总线接口，故使用单片机通用Ｉ／Ｏ口线来虚拟Ｉ２Ｃ总线，并利用Ｐ１．０来虚拟数据线ＤＡＴＡ，利用Ｐ１．１口线来虚拟时钟线，并在ＤＡＴＡ端接入一只４．７ｋΩ的上拉电阻，同时，在ＶＤＤ及ＧＮＤ端接入一只０．１μＦ的去耦电容。
下面给出软件设计流程图：
开始
各变量初始化，赋初值
根据SHT11的写时序编写命令子程序
写“测量温度命令”子程序
写“测量湿度命令”子程序
将传感器传输到单片机中的信息显示出来
编写控制程序，写测温和测湿度的入口地址
写“温湿度值变换及温度补偿”子程序
编写“动态显示接口程序”子程序
结束
下面给出与上述硬件电路配套的Ｃ５１应用程序：
#definedatap1-1
#definesckp1-0
#defineack1
#definenoack0
#definemeasure_temp0x03//测量温度命令
#definemeasure_humi0x05//测量湿度命令
//读温湿度命令
chars-measure（unsignedchar*p-value,unsignedchar*p-checksum,unsignedcharmode）
{
unsignedcharerror=0;
unsignedinti;
s_transstart（）;
//传输开始
switch（mode）
casetemp:
error+=s_write_byte（measure_temp）;
break;
casehumi:
error+=s_write_byte（measure_humi）;
break
default:
}
for（i=0;
i<
65535;
i++）if（data==0）break;
if（data）reeor+=1;
*（p_value）=s_read_byte（ack）;
*（p_value+1）=s_read_byte（ack）;
*p_checksum=s_read_byte（noack）;
returnerror;
//温湿度值变换及温度补偿
voidcalc_sth15（float*p_humidity,float*p_temperature）
constfloatc1=-4.0;
constfloatc2=0.0405;
constfloatc3=-0.0000028;
constfloatt1=-0.01;
constfloatt2=0.00008;
floatrh=*p_humidity;
floatt=*p_temperature;
floatrh_lin;
floatth_ture;
floatt_c;
t_c=t*0.01-40;
rh_lin=c3*rh*rh+c2*rh+c1;
trh_ture=（t_c-25）*（t1+t2*rh）+rh_lin;
*p_temperature=t-c;
*p_humidity=rh_ture;
//从相对温度和湿度计算露点
charcalc_dewpoint（floath,floatt）
floatlogex,dew_point;
logex=0.66077+7.5*t/（237.3+t）+[log10（h）-2];
dew_point=（logex-0.6607）*237.3/（0.66077+7.5-logex）;
returndew_point;
//动态显示接口程序
DIR:
MOVR0,#79H
MOVR3,#01H
MOVA,R3
LD0:
MOVDPTR,#0101H
MOVX@DPTR,A
INCDPTR
MOVA,@R0
ADDA,#12H
MOVXA,@A+PC
ACLLDL1
INCR0
JBACC.5,LD1
RLA
MOVR3,A
AJMPLD0
LD1:
RET
DSEG:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH
DSEG1:
DB7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH
DSEG2:
DB39H,5EH,79H,71H,73H,3EH
DSEG3:
DB31H,61H,1CH,23H,40H,03H
DSEG4:
DB18H,00H,00H,00H
DL1:
MOVR7,#02H[DW]
DL:
MOVR6,#0FFH
DL6:
DJNZR6,DL6
DJNZR7,DL
RET
限于篇幅，上述程序中未给出传输开始、写字节数据、读字节数据函数。
5、结论
ＳＨＴ１１数字式温湿度传感器由于将温度传感器、湿度传感器、信号调理、模／数转换器、标定参数及Ｉ２Ｃ总线接口全部集成到传感器内部，因此，既提高了传感器的性能，又降低了成本、减少了体积，同时也非常便于和微控制器接口，由此可见，该传感器是嵌入式系统温湿度测试的理想选择。
六、参考资料
【1】龚运新，胡长胜.单片机实用技术教程【M】.北京师范大学出版社，2006.
【2】朱善君，孙新亚，吉吟东.单片机接口技术与应用【M】.北京：
清华大学出版社，2005
何立民.MCS-51系列——单片机应用系统设计【M】.北京：
北京航空航天大学出版社，1990
设计总结：
经过进一个星期的设计，这篇单片机结课设计终于告一段落，再这过程中我学到了很多东西，现在我就把它同大家分享。
首先，我掌握了单片机中很多我以前没有掌握的东西，比如说单片机与其它器件接口电路的联接、运用单片机进行控制生活中的一些设备、单片机的编程等等。
其次，让我学会了学习新东西的能力。
比如我的结课设计是“I2C总线式SHT11温湿度传感器及其在单片机中的应用”，其中SHT11温湿度传感器是我以前没有接触过的，老师也没有讲过，为了了解它，我开始了运用网络资源，通过网络搜查SHT11的相关信息，让我了解到网络的重要性，同时也获得了获取信息的方法。
最后，增加了我对于解决未知问题的信心，相信这也是我本次学习获得的最重要的东西。
指导教师评语：
课程设计成绩：
指导教师签名：
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