数字温湿度传感器 SHT11

一、SHT11典型电路

图１　　典型电路

电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。

二、SHT11原理

 温湿度传感器SHT11将温度感测、湿度感测、信号变换、A／D转换和加热器等功能集成到一个芯片上，

串行时钟输入 (SCK)

SCK 用于微处理器与STH11 之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小SCK 频率。

串行数据 (DATA)

DATA 三态门用于数据的读取。DATA 在SCK 时钟下降沿之后改变状态，并仅在SCK 时钟上升沿有效。数据传输期间，在SCK时钟高电平时，DATA必须保持稳定。简单的说，就是DATA数据线上传输的数据只有在SCK的高电平时有效，这个时候，DATA数据线上的电平不能“乱动”。串行数据线需要一个外部的上拉电阻（例如：10kΩ）将信号提拉至高电平。

起始码

起始码的作用是这样的，在你要发送命令或数据前，SHT11怎么判断你要发命令或数据了呢？就是通过起始码来判断的。起始码的时序图如下图所示：

图２　启动时序

来解释一下这个时序图。当SCK 时钟高电平（上面说过，这个时候DATA上的数据才有效）时DATA 翻转为低电平，紧接着SCK 变为低电平，随后是在SCK 时钟高电平时DATA 翻转为高电平。即在两个连续的SCK高电平期间，先检测到一个DATA的下降沿，先检测到一个DATA的下降沿就表示一下起始码的到来。

应答

在第8 个SCK 时钟的下降沿之后，将DATA下拉为低电平（ACK 位）。在第9 个SCK 时钟的下降沿之后，释放DATA（恢复高电平）。

发送命令

在起始码后面包含三个地址位（目前只支持“000”）和五个命令位表示对指定的地址发送相关的命令。“STH11”的命令有：

图3 SHT11的命令集

测量时序(RH 和 T)

发布一组测量命令（‘00000101’表示相对湿度RH，‘00000011’表示温度T）后，控制器要等待测量结束，从采样到计算出结果（注意，不是最终结果，最终结果要到程序中自己算）是要花费时间的。这个过程需要大约20/80/320ms ， 分别对应8/12/14bit 测量。确切的时间随内部晶振速度，最多可能有-30%的变化。SHT11 通过下拉DATA 至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。控制器在再次触发SCK 时钟前，必须等待这个“数据备妥”信号来读出。数据。检测数据可以先被存储，这样控制器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据。

接着传输2 个字节的测量数据和1 个字节的CRC 奇偶校验。uC 需要通过下拉DATA 为低电平，以应答每个字节。所有的数据从MSB 开始，右值有效（例如：对于12bit 数据，从第5 个SCK 时钟起算作MSB；而对于 8bit 数据，首字节则无意义）。用CRC 数据的确认位，表明通讯结束。如果不使用CRC-8 校验，控制器可以在测量值LSB 后，通过保持确认位ack 高电平，来中止通讯。在测量和通讯结束后，SHT11 自动转入休眠模式。

下图是以测量湿度为例的时序图，上面我已经给出了比较具体的解释。读者很有必要好好分析其原由。

图四  温度测量时序

通讯复位时序

如果与STH11 通讯中断，下列信号时序可以复位串口：当DATA 保持高电平时，触发SCK 时钟9 次或更多。在下一次指令前，发送一个“传输启动”时序。这些时序只复位串口，状态寄存器内容仍然保留。

图五 SHT11复位时序