前言

新一代Sensirion温温度传感器SHT2x，选用适合回流焊炉的调心轴承平扁无脚位DFN无重金属封裝，底边3 mm×3mm，高宽比1.1 mm，具备袖珍型的容积，尤其合适挪动精确测量机器设备。感应器輸出历经校准的模拟信号，是规范的I2C系统总线文件格式。SHT2x装有一个全新升级制定的4C代CMOSens集成ic、一个历经优化的电容器式环境湿度感测器元器件和一个规范的能隙溫度感知元器件，内嵌放大仪、A/D转化器、OTP运行内存和数据控制部件，能一起检验环境温度和环境湿度。SHT2x的性能指标和稳定性，特别是在高低温自然环境下的可靠性，相对性于前一代感应器SHT1x和SHT7x有较大提高，而传输数据实际操作更加简易。每一个感应器都历经校正和检测，在集成ic内储存了电子器件标识码，能够根据键入指令读取这种标识码。除此之外，SHT2x的像素能够根据键入指令开展更改，感应器能够检查到充电电池低电量模式情况，有极功耗低的节能环保方式，具备良好的长时间可靠性。SHT2x系列中最大精密度的SHT25的空气湿度测量精度做到1.8％，溫度测量精度为0.2。

1插口和通讯协议

1.1集成ic脚位、数据信号和时钟频率表明

SHT2x应用了6脚位封裝中的4个脚位，分别是开关电源VDD、地VSS、双重串行通信数字时钟SCL和双重串口数据信息SDA。SHT2x供电系统标准为2.1～3.6 V，强烈推荐工作电压为3.0 V。SCK用以微控制器与SHT1x中间的通讯同歩。

SDA脚位用以感应器的信息导入和輸出。当向感应器推送指令时，SDA在串行通信数字时钟SCL的上升沿合理，且当SCL为上拉电阻时，SDA务必长期保持。在SCL降低沿以后，SDA值可被更改。为保证 运维安全，SDA的有效时间在SCL上升沿以前和降低沿以后应当各自增加至tSU和tHD，数据键入/輸出端时钟频率如图所示1所显示。当从感应器获取数据时，SDA在SCL降低之后合理tVD时间，且保持到下一个SCL的降低沿。图1中的缩略语在表1中表述。图1中DATA OUT SDA由感应器操纵，DATA IN SDA由MCU操纵。SDA合理载入時间由前一个变换的降低沿开启。

1.2通讯协议

SHT2x选用规范的I2C总线协议书实现通讯，全部感应器都被设定为一致的7位I2C总线详细地址1000 000. 1.2.1感应器的开启与终止时钟频率通电后，感应器必须15 ms时间以做到空余情况，即提前准备接受由服务器（MCU）推送的指令，这时SCL为上拉电阻。每一个传送编码序列都以运行传送情况（S）做为逐渐，并以终止传送情况（P）做为完毕。图2是运行传送情况的状态图。

当SCL为上拉电阻时，SDA由上拉电阻变换为低电频。逐渐情况是由服务器操纵的一种独特的系统总线情况，标示从机传送逐渐，运行以后，系统总线处在占线情况。图3是终止传送情况的状态图。

当SCL上拉电阻时，SDA由低电频变换为上拉电阻。终止情况是由服务器操纵的一种独特的系统总线情况，标示从机传送完毕，终止以后，系统总线处在空置情况。

1.2.2推送指令和读取数据

在运行传送后，接着传送的首字节数包含7位的I2C总线机器设备详细地址和一个SDA方位位，读为“1”，写成“0”。在第8个SCL数字时钟降低沿以后，根据降低SDA脚位（ACK位），标示感应器数据信息接受一切正常。在传出精确测量指令以后服务器务必等候精确测量进行。基本上的指令在表2中开展表明，有2种不一样的形式可选——服务器方式或者非服务器方式。

MCU与控制器中间的通讯有2种不一样的工作模式：服务器方式和非服务器方式。在服务器方式下，在检测的环节中，SCL线封号锁（由感应器实现操纵）；在非服务器方式下，当感应器在实行精确测量每日任务时，SCL线依然维持开启情况，可实现别的通讯。非服务器方式容许感应器实现检测时在数据总线上解决别的I2C总线通讯每日任务。文中只涉及到服务器方式，其时钟频率如图4所显示。

在服务器方式下精确测量时，SHT2x将SCL降低，强制性服务器进到等候情况。根据释放出来SCL线，表明感应器內部解决工作中完毕，从而能够再次数据信息传输。

图4中灰色一部分由SHT2x控制。假如要省去校验和（CRC）传送，可将第45位改成NACK，以后接一个传送终止时钟频率。

因为精确测量的较大分辩率为14位，第2个字节数SDA上的后俩位LSB，即第43和44位用于传送有关的情况信息内容，第43位表明精确测量的种类，“0”表明测量温度，“1”表明精确测量环境湿度，第0位当今沒有应用。

在图4中，感应器輸出为0110 0011 0101 0010.在开展物理学计算时，后俩位情况位应置0.需要最多精确测量時间在于精确测量种类和屏幕分辨率，最高像素14位的检测時间最高值为85ms，精确测量時间的最高值由MCU操纵。

2数据信号变换感应器

內部安装的默认设置 屏幕分辨率是最高像素，即空气湿度12位、溫度14位。SDA的导出数据信息被转化成2个字节数的数据文件，高字节MSB在前，低字节LSB后面，左两端对齐。每一个字节数后边都追随2个情况位和一个回复位。2个情况位，即LSB的后俩位在开展物理学测算前须置0.那样在图4的例子中，所传送的16位空气湿度数据信息为SRH=0110 0011 0101 0000=25 424. 2.1空气湿度变换公式计算空气湿度RH能够依据SDA輸出的空气湿度数据信号SRH根据下边的计算公式，企业以％RH表明。

RH=-6 125.（SRH/216）

针对图4的事例，空气湿度的数值为42.5％RH.RH物理学值相匹配于世界气象组织（WMO）所要求的根据液态水的空气湿度。

2.2温度换算公式计算

溫度T能够根据SDA溫度輸出数据信号ST带入到下边的计算公式获得，企业以℃表明。

T=-46.85 175.72.（ST/216）

空气湿度和温度换算公式计算对全部屏幕分辨率都可用。

用溫度和环境湿度能够测算漏点，有关公式计算见论文参考文献。

3硬件开发

电源电路设计方案中，PCB合理布局、走线，拼装加工工艺对电子元器件的精密度危害非常大，为确保元器件和体系的精密度，硬件开发需考虑到多方面要素。图5是某一多一点无线网络数据收集运用中与SHT2x有关部位的原理图。MCU选用STC11L16XE，STC11系列MCU的唯一ID号在鉴别好几个感应器连接点时很便捷，其断电自唤起作用以非常低的功能损耗增加电池循环次数，I/O脚位方式可控性的强推挽输出能够作为SHT2x的可控性开关电源。此外，STC11系列的低压终断可用以电池电压检测，超大型的EEPROM能够用以数据储存。

电源电路中涉及了下拉电阻器R1、R2和VDD与GND中间的去耦电容。合理布局时，电容器的部位应尽可能挨近感应器。

将P3.5脚位设定为强推挽电路，輸出电流量可以达到20 mA，而SHT2x的最高运行电流量为330μA.I/O口上拉电阻工作电压约为3 V，这也是SHT2x的强烈推荐工作标准电压。用MCU的一个脚位给予可控性开关电源，能够将SHT2x的静态数据电流量减少到0. SHT2x是一种混和数据信号IC，必须低噪音供电系统。根据MCU的脚位供电系统，易受MCU开关电源的数据噪音的危害。因而，要在MCU的供电系统脚位加一个RC过滤器，图5中的R1和C1组成了一个RC过滤器。

在铺线时，假如SCL和SDA电源线互相平行面而且十分贴近，有可能造成数据信号串扰和通讯不成功。解决方案是在2个电源线中间置放GND，将电源线分隔。

能够应用规范的回流焊炉对SHT2x开展电焊焊接。流回电焊焊接后，需将感应器在》75％RH的条件下储放最少12小时，以确保高聚物的再次水合，不然将造成感应器读值的飘移。还可以将感应器置放在地理环境（》40％RH）下5天之上，使其再次水合。

不论是手动式电焊焊接或是流回电焊焊接，在电焊后都不允许清洗线路板。提议应用“免搓”型焊助焊膏。

假如将感应器使用于腐蚀汽体中或有凝结水造成（如高低温自然环境），脚位焊层与PCB都必须密封性以防止接触不良现象或短路故障。

假如感应器与易发烫的电子元器件在同一个印刷电路板上，在制定电源电路时要采取一定的有效措施，尽量将热对流的危害降低到最少。SHT2x与印刷线路板别的部位的铜涂层应尽量最少，或在彼此之间开一道间隙。

4软件开发

在系统中需施工测量頻率，当精确测量頻率过高时，感应器的本身溫度会上升，进而影响到测量精度。假如要确保它的本身升温小于0.1℃，SHT2x的激话時间不宜超出精确测量時间的10％。比如在12位精确测量时，每s精确测量频次数最多不超过2次。

c语言编译器应用Keil C51，根据STC11系列MCU的收集SHT2x的首要流程和注解略。

总结

SHT2x湿温度感应器比其上一代商品SHT1x有更多的精密度，容积更小，检测范围更宽，MCU对其操纵和使用更为便捷。

文中详细介绍的软件系统在断电休眠状态时评测电流量为15μA.选用LQFP-44封裝的STC11系列MCU做为控制板与SHT2x构成的温度湿度采集系统具备体型小、功能损耗低、多一点ID鉴别的优势，再加上无线网络传输数据模块能够组成很合适充电电池供电系统的中小型无线网络温度湿度数据收集连接点。

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