1.溫濕度傳感器模塊HTU21D產(chǎn)品簡(jiǎn)介

基于法國(guó)Humirel公司高性能的濕度感應(yīng)元件制成，新一代HTU21D溫度和濕度傳感器在尺寸與智能方面建立了新的標(biāo)準(zhǔn)：它嵌入了適于回流焊的雙列扁平無(wú)引腳DFN 封裝， 底面3x3mm，高度1.1mm。傳感器輸出經(jīng)過(guò)標(biāo)定的數(shù)字信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn) I2C格式。多樣化的輸出方式，寬的工作電壓范圍，同時(shí)具有很高的溫度精度和濕度精度。HTU21系列模塊專為低功耗小體積應(yīng)用設(shè)計(jì)，具有良好的品質(zhì)、快的響應(yīng)速度、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，微小的體積（3x3mm）、極低的功耗

數(shù)字輸出溫濕度傳感器模塊HTU21D傳感器重要參數(shù)
供電電壓：1.5V—3.6V

濕度測(cè)量范圍：0—100%RH

溫度測(cè)量范圍: -40℃—125℃

大消耗功率: 2.7uW

通信方式:I2C

濕度精度范圍（10%RH to 95%RH）: ±2%RH

濕度遲滯：±1%RH

測(cè)量時(shí)間：50ms

年漂移量：-0.5%RH/year

響應(yīng)時(shí)間：5 s

HTU21D溫度和濕度傳感器為OEM應(yīng)用提供一個(gè)準(zhǔn)確可靠的溫濕度測(cè)量數(shù)據(jù)。通過(guò)一個(gè)微控制器的接口和模塊連接達(dá)到溫度和濕度數(shù)字輸出。HTU21D 的分辨率可以通過(guò)輸入命令進(jìn)行改變（8/12bit 乃至12/14bit 的RH/T），傳感器可以檢測(cè)到電池低電量狀態(tài)，并且輸出校驗(yàn)和，有助于提高通信的可靠性。

2.規(guī)格參數(shù)

25攝氏度，3.3V供電時(shí)的電氣特性如下：

印刷板設(shè)計(jì)注意：

如果SCL 和SDA 信號(hào)線相互平行并且非常接近，有可能導(dǎo)致信號(hào)串?dāng)_和通訊失敗。解決方法是在兩個(gè)信號(hào)線之間放置VDD 或GND，將信號(hào)線隔開(kāi)，或使用屏蔽電纜。此外，降低SCL 頻率也可能提高信號(hào)傳輸?shù)耐暾?。須在電源引腳（VDD， GND）之間加一個(gè)100nF 的去藕電容，用于濾波。此電容應(yīng)盡量靠近傳感器。

引腳定義：

本實(shí)驗(yàn)采用的為成品HTU21D模塊，直接與 STM32 開(kāi)發(fā)板連接即可。

引腳 說(shuō)明

電源引腳 (VDD, GND) HTU21 的供電范圍為 1.8VDC - 3.6VDC，推薦電壓為 3.0V。電源（VDD）和接地（VSS）之間須連接一個(gè)0.1uF的去耦電容，且電容的位置應(yīng)盡可能靠近傳感器。

串行時(shí)鐘輸入(SCK) SCK 用于微處理器與 HTU21 之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，因而不存在小 SCK 頻率。

串行數(shù)據(jù) (DATA) DATA 引腳為三態(tài)結(jié)構(gòu)，用于讀取傳感器數(shù)據(jù)。當(dāng)向傳感器發(fā)送命令時(shí), DATA 在 SCK 上升沿有效且在 SCK 高電平時(shí)必須保持穩(wěn)定。 DATA 在 SCK 下降沿之后改變。當(dāng)從傳感器讀取數(shù)據(jù)時(shí), DATA 在 SCK 變低以后有效，且維持到下一個(gè) SCK 的下降沿。為避免信號(hào)沖突，微處理器應(yīng)驅(qū)動(dòng) DATA 在低電平。需要一個(gè)外部的上拉電阻（例如： 10kΩ）將信號(hào)提拉至高電平。上拉電阻通常已包含在微處理器的 I/O 電路中。

3.通訊過(guò)程

Htu21d遵循標(biāo)準(zhǔn)的 IIC 進(jìn)行通信，關(guān)于 IIC 的介紹請(qǐng)看—>IIC專題（一）——基礎(chǔ)知識(shí)準(zhǔn)備。本文設(shè)計(jì)也多參考此篇文章–>STM32F10x_模擬I2C讀寫(xiě)EEPROM。

3.1 IIC啟動(dòng)信號(hào)

啟動(dòng)傳輸，發(fā)送一位數(shù)據(jù)時(shí)，包括 DATA 線在 SCK 線高電平期間一個(gè)向低電平的跳變。

3.2 IIC停止信號(hào)

終止傳輸，停止發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，包括 DATA 線在 SCK 線高電平期間一個(gè)向高電平的跳變。

3.2 IIC數(shù)據(jù)傳輸

SCL時(shí)鐘電平為低， 可以改換SDA數(shù)據(jù)線的電平，在SCL上升沿的過(guò)程將SDA數(shù)據(jù)發(fā)送出去。SCL為高電平時(shí)，SDA上的數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定。

I2C 是以字節(jié)（8位）的方式進(jìn)行傳輸，總線上每傳輸完1字節(jié)之后會(huì)有一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，應(yīng)答信號(hào)總是由接收方來(lái)產(chǎn)生。通信過(guò)程的時(shí)鐘由主器件(主機(jī))提供。

IIC 寫(xiě)一字節(jié):

數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束，進(jìn)行應(yīng)答操作。

0：表示從機(jī)應(yīng)答，可以繼續(xù)下一步操作；

1：表示從機(jī)非應(yīng)答，不能進(jìn)行下一步操作。

IIC讀一字節(jié)：

IIC讀取操作類(lèi)似于發(fā)送，只是傳輸數(shù)據(jù)方向相反。

3.3 IIC應(yīng)答信號(hào)處理

等待應(yīng)答：

產(chǎn)生應(yīng)答：

產(chǎn)生非應(yīng)答：

4.HTU21D數(shù)據(jù)測(cè)量

測(cè)量命令如下表：

本文采用非保持主機(jī)：

//非主機(jī)模式

#define HTU_TEMP? ? 0xf3

#define HTU_HUMI? ? 0Xf5

在非主機(jī)模式下， MCU 需要對(duì)傳感器狀態(tài)進(jìn)行查詢。此過(guò)程通過(guò)發(fā)送一個(gè)啟動(dòng)傳輸時(shí)序，之后緊接著是如圖所示的I2C 首字節(jié)（1000’0001）來(lái)完成。如果內(nèi)部處理工作完成，單片機(jī)查詢到傳感器發(fā)出的確認(rèn)信號(hào)后，相關(guān)數(shù)據(jù)就可以通過(guò)MCU 進(jìn)行讀取。如果測(cè)量處理工作沒(méi)有完成，傳感器無(wú)確認(rèn)位（ACK）輸出，此時(shí)必須重新發(fā)送啟動(dòng)傳輸時(shí)序。

傳感器初始化：

傳感器數(shù)據(jù)讀取與轉(zhuǎn)換：

傳感器內(nèi)部設(shè)置的默認(rèn)分辨率為相對(duì)濕度12位和溫度14 位。 SDA 的輸出數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)包，高字節(jié)MSB 在前（左對(duì)齊）。每個(gè)字節(jié)后面都跟隨一個(gè)應(yīng)答位。兩個(gè)狀態(tài)位，即LSB 的后兩位在進(jìn)行物理計(jì)算前須置‘0’。

轉(zhuǎn)換計(jì)算如下圖：

源代碼實(shí)現(xiàn)：

顯示方式：

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)串口打印和 TFTLCD 顯示，串口打印有助于程序的調(diào)試。

對(duì)于測(cè)量出來(lái)float的數(shù)值如何直接顯示到LCD上，代碼中簡(jiǎn)要的介紹了兩種方式：

LCD顯示方式1：sprintf函數(shù)將結(jié)果打印到test數(shù)組里，轉(zhuǎn)換成字符串顯示(LCD_ShowString)。

LCD顯示方式2:將得到的數(shù)值拆分成整數(shù)和小數(shù)直接顯示在液晶(LCD_ShowxNum)。

液晶顯示直接參考正點(diǎn)原子的驅(qū)動(dòng)。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：傳感器應(yīng)用_儀表儀器應(yīng)用_電子元器件產(chǎn)品 – 工采資訊 http://www.negome.com/16576.html