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        溫濕度傳感器SHT21在安全儲糧監測系統中的應用

        作者:車宇 偉利國 李卓立 時間:2013-03-21 來源:電子產品世界 收藏

          摘要:在儲糧中,不僅需要對糧堆內部情況進行實時監測,也需要對糧倉的儲糧環境進行監測。監測糧倉儲糧環境的溫濕度,能夠更好地把握儲糧環境的整體情況。文章介紹了Sensirion公司數字式各方面特點以及應用方法和軟硬件實現,將小體積數字式一體化應用在儲糧中,能夠節省空間、提升測量精度、加強系統可靠性。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/143366.htm

          概述

          是環境測量與控制的重要器件,廣泛應用于農業生產、倉儲管理、科學研究以及日常生活等領域。相比傳統的模擬式溫濕度傳感器,數字式傳感器在測量精度、線性度和一致性等方面有著良好的表現,同時數字式傳感器易于復用和替換,無需重復校準。是瑞士Sensirion公司基于CMOSens芯片技術推出的一系列溫濕度一體化傳感器之一,將CMOS芯片技術與傳感器技術相結合,其應用在一定程度上方便了嵌入式系統的環境溫濕度測量。

          將SHT21溫濕度傳感器用于儲糧中,用于監測糧倉儲糧環境的溫濕度,無需分別部署傳感器,節省空間;SHT21傳感器維護簡單,無需校準,易于復用替換,其測量范圍及精度適用于儲糧監測系統。

          傳感器特點

          SHT21是一款由Sensirion公司生產的新型溫濕度傳感器,其主要特性如下:DNF封裝,小體積,適用于回流焊;輸出經校準的數字信號,完全符合I2C協議標準;重新設計的溫濕度傳感器,性能優于前代產品;每片SHT21單獨進行校準和測試,有可讀取的識別ID;通過設置寄存器對測量精度、電源狀態和傳感器加熱功能進行設置;通過CRC循環冗余校驗碼保證數據正確傳輸。

          傳感器控制命令

          SHT21傳感器基本命令如表1所示。

          傳感器配置寄存器各位說明如表2所示。其中OTP重載位并不推薦置位,可以通過軟復位重載OTP寄存器。加熱器使能位用于當溫度過低或者濕度過高出現凝結現象時使用,功耗5.5mW,提升溫度0.5 – 1.5℃。

          I2C通信時序

          SHT21以標準I2C協議和主機進行通信,所有SHT21出廠的7位地址均為1000’000b,I2C頭部bit 0為方向指示位,1為讀,0為寫。SHT21傳感器有兩種測量模式,分別為主機等待模式(hold master mode)和主機查詢模式(no hold master mode),不同模式可以應用在不同場合下。測量精度越高,測量完成所需要的時間越長,根據手冊數據,最長測量時間達88ms。

          SHT21傳感器針對測量所得數據運算出對應的循環冗余校驗碼,并在傳送數據后默認傳送。其循環冗余校驗碼可以檢查出傳送過程中奇數錯誤、雙位錯誤,以及8位窗口內的任意長度的串錯誤。對應的運算多項式為:
               
          8位窗口應初始化為00000000’b。如果主機在接收數據結束后發送NACK應答,則傳感器不會發送校驗和數據。

          (1)主機等待模式(hold master mode)

          主機等待模式下SDA數據線時序如圖1所示,其中白色部分為主機發送數據,灰色部分為SHT21發送。在起始標志S之后依次傳送寫地址頭部,主機等待模式測量命令(根據表,此為濕度測量命令),在起始標志以及讀地址頭部后,釋放總線,等待傳感器傳送數據以及校驗和。主機需要完成接收每個字節數據后發送ACK應答,完成全部3個字節接收后發送NACK應答后再發送結束標志P以釋放I2C總線。  

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