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SHT20温湿度传感器工作原理

接口定义

传感器通信时序


接口定义

  1. 电源引脚VDD、VSS VDD是供电电压(2.1V~3.6V)(一般为3V) VSS是接地
  2. 串行时钟SCL 双向
  3. 串行SDA 双向 SDA当向传感器发送命令时,引脚用于传感器的数据输入和输出,SDA再SCL上升边有效,而且SCL高电平时,SDA必须保持稳定SCL下降后,DSDA值可以改变


传感器通信时序

1)启动传感器

给传感器上电,选择电压VDD 。上电后,传感器最多需要15个ms(此时SCL为了达到空闲状态,准备接收MCU发送命令。

2)启动/停止时序

每个传输序列都是Start状态开始,以Stop状态结束

①启动传输状态(S):当SCL为高电平,SDA从高电平到低电平。一种由主机控制的特殊总线状态,指示从机传输开始(Start之后,BUS总线被认为是占线状态)

②停止传输状态(SP:当SCL为高电平,SDA从低电平到高电平。停止状态时由主机控制的特殊总线状态表示从机传输结束(Stop之后,BUS总线被认为是空闲的。

3)发送命令

首字节开始传输后,包括I2C设备地址(7bit)和一个SDA方向位(R:1,W:0)。一个时钟发送一个位,在第8个下降沿之后,通过拉低SDA引脚(ACK 为0),但传感器数据接收正常。测量命令发出后(1110和0011代表温度测量,110和0101代表相对湿度测量 ,这是主机模式),MCU必须等待测量完成。

4)主机模式和主机模式

①主机模式:在测量过程中,SCL在测量过程中,线被封(由传感器控制),SHT2x将SCL降低强制主机进入等待状态。当释放时SCL线,表示传感器内部工作接收,可继续传输数据

当传感器给出时,灰色部分由传感器控制MCU返回数据时,每次返回一个字节,MCU要返回一个ACK接收后,返回信号NACK然后传输停止时序(P)。

注:验证和不需要,数据接收后返回NACK

②非主机模式:在测量过程中,SCL线是开发状态,可以进行其他通信,可以在总线处理其他通信I2C总线通信任务。

当MCU查询传感器状态时,在发送从机地址和SDA方向位(写),如果机器匹配地址成功,则发送ACK并开始测量信号。如果传感器完成测量过程并发送ASK信号,那么MCU您可以读取相关数据。如果测量未完成,传感器将被发送NACK信号,此时MCU启动传输时序必须重新发送,直到测量完成,MCU读取数据。

注:测量数据、温度和湿度为两个字节。无论哪种传输方式,最大分辨率都是14bit,数据的第二个字节SDA最后两个是用来标记相关状态信息的。bit1表示测量类型(0是温度,1是湿度)

灰色区域由传感器控制。如果不需要验证和,则在接收两个字节的数据后MCU直接发出NACK然后发出停止序列信号(P),通信结束了。

通常测量的最长时间取决于测量类型和分辨率

 

在计算MCU通信时间时,测量温度选择最长测量时间是85ms,而测量相对湿度选择最长的时间是29ms

5)软复位

软复位命令是用于无需关闭和再次打开电源的情况下,重新启动传感器系统,重新初始化并恢复默认设置状态。所需要的时间不超过15ms

由MCU发起软复位命令为1111 1110

信号转换(使用于任何一种分辨率)

传感器内部设置的默认分辨率为相对湿度12位和温度14位。SDA的输出数据被转换成两个字节的数据包,高字节MSB在前(左对齐)。每个字节后面都跟随一个应答位。两个状态位,即 LSB的后两位在进行物理计算前须置0。 

①计算相对湿度

 

②计算温度

 

PS:在进行转化之前要将接收的数据包第一个字节左移八位再加上第二个字节,且第二个字节最低两位要置0。

标签: 输入传感器原理

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