SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款數(shù)字溫濕度傳感器芯片。該芯片廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào),、汽車,、消費電子、自動控制等領(lǐng)域,。共主要特點如下：

◆高度集成,，將溫度感測、濕度感測,、信號變換,、A／D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個芯片上；

◆提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA,，接口簡單,，支持CRC傳輸校驗，傳輸可靠性高,；

◆測量精度可編程調(diào)節(jié),，內(nèi)置A／D轉(zhuǎn)換器（分辨率為8～12位，可以通過對芯片內(nèi)部寄存器編程米選擇）,；

◆測量度高,，由于同時集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補償?shù)臐穸葴y量值和高質(zhì)量的露點計算功能,；

◆封裝尺寸超?。?.62 mm×5.08mm×2.5 mm），測量和通信結(jié)束后,，自動轉(zhuǎn)入低功耗模式,；

◆高可靠性，采用CMOSens工藝,，測量時可將感測頭*浸于水中,。

    2 SHT11的引腳功能

    SHT11溫濕度傳感器采用SMD（LCC）表面貼片封裝形式,，接口非常簡單，引腳名稱及排列順序如

各引腳的功能如下：

◇腳1和4--信號地和電源,，其工作電壓范圍是2.4～5.5 V；

◇腳2和腳3--二線串行數(shù)字接口,，其中DA-TA為數(shù)據(jù)線,，SCK為時鐘線；

◇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,、濕度感測、信號變換,、A／D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個芯片上,，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。該芯片包括一個電容性聚合體濕度敏感元件和一個用能隙材料制成的溫度敏感元件,。這兩個敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號,，該電信號首*入微弱信號傳感器進行放大；然后進入一個14位的A／D轉(zhuǎn)換器,；zui后經(jīng)過二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號,。SHT11在出廠前，都會在恒濕或恒溫環(huán)境巾進行校準,，校準系數(shù)存儲在校準寄存器中,；在測量過程中，校準系數(shù)會自動校準來自傳感器的信號,。此外,，SHT11內(nèi)部還集成了一個加熱元件，加熱元件接通后可以將SHT11的溫度升高5℃左右,，同時功耗也會有所增加,。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗證兩個傳感器元件的性能,。在高濕（>95％RH）環(huán)境中,，加熱傳感器可預(yù)防傳感器結(jié)露，同時縮短響應(yīng)時間,，提高精度,。加熱后SHT11溫度升高,、相對濕度降低,，較加熱前,，測量值會略有差異,。

    微處理器是通過二線串行數(shù)字接口與SHT11進行通信的。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口傳感器該通信時序,。微處理器對SHT11的控制是通過5個5位命令代碼來實現(xiàn)的,，命令代碼的含義如表1所列。

   4 SHT11應(yīng)用設(shè)計

    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進行通信,，所以硬件接門設(shè)計非常簡單,；然而，通信協(xié)議是芯片廠家自己定義的,，所以在軟件設(shè)計中,，需要用微處理器通用I／O口模擬通信協(xié)議。

   4.1 硬件設(shè)計

    SHT11通過二線數(shù)字串行接口來訪問,，所以硬件接口電路非常簡單,。需要注意的地方是：DATA數(shù)據(jù)線需要外接上拉電阻，時鐘線SCK用于微處理器和SHT11之間通信同步,，由于接口包含了*靜態(tài)邏輯,，所以對SCKzui低頻率沒有要求；當工作電壓高于4.5V時,，SCK頻率zui高為10 MHz，而當工作電壓低于4.5 V時,，SCKzui高頻率則為1 MHz,。硬件連接如圖3所示。

    4.2 軟件設(shè)計

    微處理器和溫濕度傳感器通信采用串行二線接口SCK和DATA,，其中SCK為時鐘線,，DATA為數(shù)據(jù)線。該二線串行通信協(xié)議和I2C協(xié)議是不兼容的,。在程序開始,，微處理器需要用一組"啟動傳輸"時序表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯樱鐖D4所示,。當SCK時鐘為高電平時,，DATA翻轉(zhuǎn)為低電平；緊接著SCK變?yōu)榈碗娖?，隨后又變?yōu)楦唠娖?；在SCK時鐘為高電平時，DATA再次翻轉(zhuǎn)為高電平,。

    SHT11濕度測試時序如圖5所示,。其中，陰影部分為SHT11控制總線,。主機發(fā)出啟動命令,，隨后發(fā)出一個后續(xù)8位命令碼，該命令碼包含3個地址位（芯片設(shè)定地址為000）和5個命令位,；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個時鐘下降沿,，將DATA下拉為低電平作為從機的ACK,；在第9個時鐘下降沿之后，從機釋放DATA（恢復(fù)高電平）總線,；釋放總線后,，從機開始測量當前濕度，測量結(jié)束后,，再次將DATA總線拉為低電平,；主機檢測到DATA總線被拉低后，得知濕度測量已經(jīng)結(jié)束,，給出SCK時鐘信號,；從機在第8個時鐘下降沿，先輸出高字節(jié)數(shù)據(jù),；在第9個時鐘下降沿,，主機將DATA總線拉低作為ACK信號。然后釋放總線DATA,；在隨后8個SCK周期下降沿,，從機發(fā)出低字節(jié)數(shù)據(jù)；接下來的SCK下降沿,，主機再次將DATA總線拉低作為接收數(shù)據(jù)的ACK信號,；zui后8個SCK下降沿從機發(fā)出CRC校驗數(shù)據(jù)，主機不予應(yīng)答（NACK）則表示測量結(jié)束,。