基于SHT1171智能传感器的温湿度检测外文翻译

MEASUREMENTOFHUMIDITYUSINGSHT11/71INTELLIGENTAssist.Prof.Spasov,PhD,BScofComputerUniversity–25,“TzankoDjustabanov32659576,e-mail:Keywords:temperaturehumiditymeasurements,automationcontrolThepaperintelligentsensors.ItSHT11/71humiditycombinedsensorfromsensorisidealenvironmentalparameters.exampleapplicationusingthistoworkingcondition.isdistributedsystemtemperatureusesamicrocontrollerwithservertothecommunicationmanagementofsensors.Thisrealizedtested.oftemperatureandrelativehumiditysignificantapplianceinagriculturecontrollingThesetwoparametersstronglyandinapplicationto

inparallel.moderntechnologiesitcombinetemperatureelement,humiditymeasurementelement,ADC,digitalmemoryandCRCcalculationlogicinachipwithverysmallsize[1,3].intelligentofthiskinddevelopment’sdeveloperstoaccuracylong-termAnd–digitalinterfacelogicsimplifiesandmanagementofadvantagescanwholeprice[1,3].InpresenteduseSHT11/71anexampleanditsAnisalsopresentedtodemonstrateworkinconditions.Thisapplicationistested.INTELIGENTSHT11/71SHT11/71singlerelativehumidityandtemperaturemulticalibrateddigitaloutput.includespolymersensingelementrelativehumidityandbandgaptemperaturecoupledtointerfacecircuitthesamechip.Thisinsignalquality,aresponse

(EMC).EachSHT11/71individuallyandprogrammedintothememory.2-wireserialandvoltageregulationallowandfastsystemintegrationSHT11/71isfig.figure.1:SensororganizaionCombiningtemperaturesingleenablesofdewpoint,withoutincurringduetotemperaturebetweenelements.signalnearthesensorallowsthepolymerlayerstooptimizednotforstrengths,butlong-termstability.Performinganalog-to-digitalinplacethetoAthechipitselfforadditionalreliability.dataloadedchipthat

sensorsidenticalspecificationsare100%replaceable[1].Someofthefunctionsoftheareavailablestatusregister.Someofthemare:heatingregulationforresponse;End-Of-Battery(EOB)detectionvoltagedetection).StatusregisterbitsbutonlyofthemareusedSHT11/71canbetomicrocontrollerbymeansofthedigital2-wireinterfaceoptimizedandpowerconsumptionandisnotinterfacesfigure.2:ofSTH11/71toTwowiresaretransferserialclock(SCK)data(DATA).isusedsynchronizebetweenamicrocontrollerandtheSHT11/71.Sinceconsistsfullylogicminimumfrequency.DATAtristatepinisusedtransferdatain

andofmodule.edgevalidedgeoftheSCK.theDATAlinewhileSCKishigh[1].Signalsoverthetwoduringareshownfig.3figure.3:interfaceMEASUREMENTTEMPERATURERELATIVEHUMIDITYASHT11/71aFirst,itistosendthedatathroughdigitalinterface.itconvertfromsensortophysicaltocalculatetemperatureofhumiditydata3.1andreceivingToinitiateaaloweringtheDATAlinewhilehigh,followedbyalowpulseonandraisingDATAwhilestillhigh[1].commandconsistsofthree(onlyiscurrentlysupported)andfivecommandSHT11/71ofacommandbypullingtheDATA

th21312th21312theedgeofthe8SCKclock.DATAlinegoesedgethe9thSCKclock.Twobytesofdataoneofaretransmitted.TheμCmustbypullingtheDATAlineare:“change”,”,“set”Communicationterminatesafterdata.IfCRC-8checksumnotusedthecontrollerthedataLSBbykeepinghigh.tosleephave[1]Tonon-linearityofandtoobtainthefullaccuracyitisconvertthereadouttheRH=c1++c3.SORHlinearCoefficientsc,dependonlyresolution.=–c=andc3=–2.8*10For8bitresolution:–4,c2=0.648c3=–7.2*10.Fortemperaturesdifferentfromthetemperaturehumiditysensorconsidered[1,3]:

1221212212RH=(T°C25).(t+t++RH2linearwheret=andt=forandt=0.001288bitresolution[1].ToTemperature)temperatureverylinearbydesign.thefromdigital[1,3]:=d+.SO.conversionhumidityandtemperaturearemeasuredonthesamemonolithicSHT11/71allowssuperbdewpointDISTRIBUTEDMONITORINGTEMPERATUREANDHUMIDITYthe4functionalofdistributedsystemmonitoringtemperaturehumidity,basedonisshown[2,4].

figure.4:schemeoffunctionsofthesystemseparatedfourblocks,[2,5]:−thesystemhasfamiliaruservisualizationofthemonitoredparametersplacedhere.−integratedWebserverinconjunctiontheCGIthecontroltheremoteprocessesandtheofHTMLtothereal-timesystem(RTOS)ofthethe’scommunication,peripherals,andbetweenthem.−Users’econtroller,arepurposes.case,thisthesensordrivingandtheSMScommunication.

ofsystemofseveralandhumiditymeasurement,one–forcommunicationtheGSMgatewayandSMSonegeneratingHTMLcedurerealcanstart.consistsof–and–microcontrollercommandthetodataμCitinexecutedsequentiallyandaretogether.ofthetask”minutetotheFTP,Web,thecontrollerthe2-lineinterface(dataAontheinterruptsmadecommunication.librarythe−–startstransmission;−–forofthesensor;−shtinit()–initializessensor−–

−datafromtothethe2-wireinterfaceandtemperatureandhumiditydata.Thisstoredthecontrollermemoryandnon-linearityandtemperaturecompensation.TotheresultstheclientsendsaHTTPrequesttotheandserverHTMLasareply.isthethewebtheinternalcontroller.Ittaskdatareceivedfromtheclient,butdatafromtheofdataoutablockofmemory.datainthismemorytaskandItashortHTMLthetemperaturehumidityvaluesfromthemeasurement.Examplewebdocumentsentareplyfromserverwiththeresultsisshownonfigure5.

erfaceForcontrollingtheparallelexecutionoftheseasmallprogramiswritten.Thisreadinitializationfilesonthememory,installsanduninstallsCGIdeclaresfromandfreesit,releasesthememorytheunneededtasks.Thepurposeofthisprogramisallowsecuritytheprojectusingidentificationadvantageslikecombiningtemperatureandhumiditysensingelements,ADC,andserialinterfacesystemsalsodecreasedevelopmentcostandtheoftheproduct.Oneapplicationwherethesesensors

monitoringmeteorologicalsystems,temperaturecontrolSHT11/71anof3bits,whichinpresentcannotfromcanlikesensorwhichareleadinginautomationREFERENCES[1]/datasheetsinfo.[2]SpasovG.,KakanakovN.distributedembeddedtemperature17-182004,Rousse,Bulgaria[3]/sensors/technology.[4]–IPC@Chipand[5]Djiev,S.–CommunicationNetworksin,Informatics,No.2,

基于SHT11/71能传感器温湿度测本文章阐述了智能传感器的优点并介绍瑞士Sensirion公司推出温湿度传感器这是一款具有

分布

嵌入式系统的传感器可理的用于

监

测环境参数。这里用一个使用这种传感器的实例应用来加强对SHT11/71在实际工作条件下的介绍该应用是用于监测温湿度的分布式系统使用单片机与集成网络服务器来实现传感器的信息传输和传感器管理，并且具有实现性和可测试性。关键词：温湿度检测，智能传感器，分布式自动控制1.导言温度和相对湿度的监测和控制在工业科学医疗保健农业和控制技术的进程中具有重要应用温湿度这两个环境参数相互影响在许多应用中衡量温湿度的平衡性是至关重要的利用现代技术使将温度检测元件湿度检测元件放大器，模数转换器，数字接口，校准存储器和算数逻辑结合在在一个体积非常小的单片机上成为可能[。采用这种智能传感器可以缩短产品开发时间和成本，将模数转换器ADC和放大器的芯片嵌入传感器使开发人员能够优化传感器精度和长期定性此之外集成数字接口逻辑简化了传感器的连接和管理这些优势可以降低整体上市时间，甚至价格[1,3]。在这篇文章中我们以来自瑞士Sensirion的能传感器为例用一个在现实条件下应用实例展示其优势和检测程序证明此应用具有现实性和可测试性。能感—2.智能传感器——SHT11/71一种包含相对湿度、温度多元传感器模块的校准数字输出的单芯片，包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件。

这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大然后进入一个14的A／转换器；最后经过二线串行数字接口输出数字信号这样可以提供一个具有高信号质量，快速相应时间和抗干扰能力（电磁兼容性）的信号,一个都是被独立校准的并且将校准系数被编程到存储器，2串行接口和内部电压调节许方便快捷的系统集成[1]。该部结构如图1所示。

图1的内部结构结合温度和湿度敏感元素在单一的单元可以做到精确的误差测定误差而免受露点由于温度变化而产生的波动影响感器周围信号的放大能够优化聚合物层但并不是简单的加强信号而是利于长期的稳定进行模数转换可以加强信号的抗干扰性同时使该芯片自身的校验功能的可靠性也得到了提高下载到芯片存储单元的标定数据确保了湿度传感器也具有相同的规格它们之间实现完全可替换[。使用SHT11/71一些先进的功能，如内部元件加热、调节优化的检测精度优化分辨率或加快反应速度、低电压检测）时可使用状态寄存器，状态寄存器大小8位的是只有其中四个常规使用状态寄存器大小8位的，但是只有其中四位被使用。可以通过2数字接口直接连接到任何一个微控制器。该接口可有效的进行传感器数据的读取并且能优化能源消耗，但是它却不能和12C接口兼容[见图2）

图2

SHT11/71与的连接示意图两线主要用于传送串口时钟和数负责微控制器和间的同步通信由于接口包含了完全静态逻辑所以对最低频率没有要求数据三态引脚用于传送数据进出模块在下降沿时发生跳变并且在升沿时有效。在传输中，当高电平时DATA线必须保持不[。信号的两线传输过程的一个例子如图3.图32接口的示例信号3．度相湿的测使用进行温湿度监测分两步。首先，必须向传感器发出监测命令并且通过数字接口取得数据其次必须将传感器的数据转换成确切的物理数据并且计算湿度数据的温度补偿[。3.1发送命令与接收数据开始传送，一个“传输开始”序列必须发出。其过程为SCK时钟为高电平时，DATA翻转为低电平；紧接着SCK为低电平，随后又变为高电平；在SCK时钟为高电平时，再次翻转为高电平。命令序列由三个地址位（只有

000是目前支持的）和五个命令位组成。通过第八时钟的下降沿后的DATA的下拉为低电平来指示命令

cc的正确接收。数据线在时钟的第九个下降沿时，DATA线被释放（升为高电平输两个字节的检测数据和一个字节的校验和传输，必须通过线的下拉为低电平收每一个字节所有的计算结果都是首先是最高有效位经过无误的判断。常用命令为“取得温度取得湿度换检测结果获取状态寄存器电平设置状态寄存器电平”[1]。CRC校验数据位收到后通信结束。如果位值没有被使用，控制器可能会在监测数据最低有效位被应答高时而终止通信监测和传输结束后该设备自动进入睡眠状态[3.2转换输出到物理值为了补偿非线性的湿度敏感元件，并获得充分的准确性，建议用如下公式转换读出[1，3]：

linear

SO1

RH

2

系数,和只依赖检测的分辨率对于12解决方法：=-4,c=-2.8*10

；对于8解决方法c=-4,cc=-123

.温度完全不同于时必须考虑湿度传感器的温度系数[1,3]：RH

TtCRHlinear

，式中对于14bit对于8bit的温度传感器的带隙（与温度绝对正比）的设采用线性设计。使用下列公式将温度转换成数字信号[1,3]:..T表1：温转换系数由于湿度和温度都在同一检测芯片允许很精确的露点检测。

用于监温度和湿度的分布式系统在下面的图4温的于IPC@Chip

的。图：能应用的实现方系统职能在四个主要模块中被区分，如[2,5]：——互网浏览器确保该系统一个熟悉的用户界面，可视化的监控参数放在此处。——

与集成服务器相结合CGI主要处理远程进程控制和动HTML页面到客户端的转换的实时操作系统负责处理Web服务器任务，TCP/IP通信，当地外设，用户任务以及它们之间的互联。——在控制器上自动运行用户应用程序和任务，这是对传感器的操作和通信的管理。该系统的软件由以下几个模块组成第一个模块用于温湿度检测然后是一个用于SM网关与发送器交流通信，最后是一个可从传感器生成动态数据HTML文件。在每一个检测开始之前，软件都会使传感器重新启动在开始命令发出后控制器等待，之后才会开始一个真正的测过程。检测模块有两个相同的部分一部分为温度检测另一部分为湿度检测在微处理器发出一个传感器的控制命令之后，得到的数据储存在操作系统内存。这两个相同的部件都是按顺序重复执行的，在每两个“休