SHT3x-DIS驅(qū)動及應(yīng)用詳解

SHT3x-DIS是Sensirion新一代的溫濕度傳感器，精度為±2%RH和±0.3℃，輸入電壓范圍從2.4V到5.5V，采用IIC總線接口，速率可達1MHz。測量溫濕度范圍分別為是-40℃ ~ 125℃和0 ~ 100%。

一、電路組成

從下圖可以看到SHT3x內(nèi)部集成了濕度傳感器和溫度傳感器，通過ADC采樣輸入到數(shù)據(jù)處理和線性化單元，同時帶有校正儲存器，處理環(huán)境對器件測量的影響。通過數(shù)字接口IIC讀取數(shù)據(jù)。帶警報引腳，可通過修改寄存器的值設(shè)定閾值，當(dāng)測量的溫濕度超過閾值時它會被置位。

引腳分布如下，1和4號腳是IIC總線接口；2號腳是決定地址的引腳，當(dāng)ADDR接VSS時芯片地址為0x44，接VCC時芯片地址為0x45；3號腳警報引腳（當(dāng)不使用時浮空），當(dāng)溫濕度超過設(shè)定的閾值則該腳會被置位；5號和8號腳是電源引腳；6號引腳是復(fù)位引腳（當(dāng)不使用時接VDD），低電平有效；7號腳是為了封裝而保留的引腳。

下圖是設(shè)備地址分配情況。

典型電路如下，由于SCL和SDA為開漏輸出，驅(qū)動能力不足，需要接上拉電阻。VDD和VSS之間接一個小電容濾除高頻雜波，另外nRESET和ALERT根據(jù)情況進行選擇，若不需要使用，nRESET接高電平，ALERT浮空。Die Pad接地即可。

二、通訊指令說明

寫好IIC驅(qū)動程序后，便可以開始和SHT3x進行通訊了，下面是SHT3x的所有指令說明。

（一）、單次獲取數(shù)據(jù)指令

單次獲取數(shù)據(jù)指令的詳細(xì)數(shù)據(jù)格式如下圖。首先從表格最上面開始，Repeatability指的是重復(fù)性，Clock Stretching指的是時鐘延伸，它們的作用下面再講述。數(shù)據(jù)流動過程如下：

1，發(fā)送起始信號以及由高7位的器件地址和最低位的寫信號（WR=0） 組成的一字節(jié)地址，等待應(yīng)答信號。（注意地址位于高7位，所以傳址的時候需要將地址左移一位并加上讀1/寫0信號，如ADDR<<1 | WR）2，發(fā)送指令的高字節(jié)并等待應(yīng)答信號。3，發(fā)送指令的低字節(jié)并等待應(yīng)答信號，之后發(fā)送停止信號。4，等待一段時間（測量正在進行）。5，發(fā)送起始信號以及由高7位的器件地址和最低位的讀信號（RD=1） 組成的一字節(jié)地址，然后根據(jù)選擇的Clock Stretching從兩個方向選擇。假如失能了時鐘延長功能，則等待非應(yīng)答信號，發(fā)送停止信號，延遲一段時間（這步很重要?。⊙舆t時間大約為50ms左右）等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，然后發(fā)送八位的應(yīng)答信號并等待應(yīng)答信號，之后便是逐字節(jié)分別讀取溫度和濕度的高字節(jié)、低字節(jié)以及CRC校驗字節(jié)，每字節(jié)接收完都要發(fā)送應(yīng)答信號，最后發(fā)送停止信號即可。而如果使能了是時鐘延長功能，則總線的SCL由SHT3x控制，我們只需要通過while(SCL==0)阻塞程序，等待其釋放總線然后MCU讀取數(shù)據(jù)即可。

（二）、周期獲取數(shù)據(jù)指令

周期獲取數(shù)據(jù)指令的詳細(xì)數(shù)據(jù)格式如下圖。周期獲取數(shù)據(jù)需要先配置讀取模式然后再進行讀取。

1、配置模式

周期讀取數(shù)據(jù)的配置主要是配置重復(fù)性和每秒測量次數(shù)。數(shù)據(jù)發(fā)送的方式同上。

2、讀取數(shù)據(jù)

讀取的步驟和上述單次讀取數(shù)據(jù)指令的流程類似，下面大概說一下。

發(fā)送起始信號，發(fā)送寫地址，等待應(yīng)答信號，注意如果傳感器沒有測量完，它只會返回非應(yīng)答信號。發(fā)送16位命令0xE000。讀取初始數(shù)據(jù)。

（三）、加快響應(yīng)時間指令

加快響應(yīng)時間指令，用于周期讀取數(shù)據(jù)指令，開啟后傳感器開始采集頻率為4Hz的數(shù)據(jù)。它的使用方法跟上述配置模式相同，在讀取之前配置好就可以了。

發(fā)送起始信號，發(fā)送寫地址，等待應(yīng)答信號。發(fā)送16位命令0x2B32，等待應(yīng)答信號。接著繼續(xù)配置或者讀取數(shù)據(jù)。

（四）、停止周期讀取數(shù)據(jù)指令

停止周期讀取數(shù)據(jù)指令，有時為了實現(xiàn)低功耗或暫時不需要傳感器測量數(shù)據(jù)，可以通過該指令進行關(guān)閉。

發(fā)送起始信號，發(fā)送寫地址，等待應(yīng)答信號。發(fā)送16位命令0x3093，等待應(yīng)答信號，發(fā)送停止信號。

（五）、復(fù)位

復(fù)位（RESET）的方式有很多種。

1、IIC接口復(fù)位

當(dāng)通訊設(shè)備丟失時，在接下來的信號序列將會復(fù)位串口接口，此序列僅重置接口。狀態(tài)寄存器保留其內(nèi)容。SDA線置位，翻轉(zhuǎn)SCL線的電平9次以上。接下來必須在下一個命令之前執(zhí)行傳輸開始序列。

2、軟復(fù)位/重新初始化

軟復(fù)位/重新初始化的指令格式如下。

發(fā)送起始信號，發(fā)送寫地址，等待應(yīng)答信號。發(fā)送16位命令0x30A2，等待應(yīng)答信號，發(fā)送停止信號。

3、一般呼叫復(fù)位指令

發(fā)送起始信號，發(fā)送通用呼叫地址0x00，等待應(yīng)答信號。發(fā)送第二個字節(jié)0x06，等待應(yīng)答信號。

4、通過nRESET引腳復(fù)位

拉低nRESET引腳的電平（至少350ns）將會產(chǎn)生硬復(fù)位信號重置傳感器。

5、硬復(fù)位

重新上電。

（六）、加熱器開啟/關(guān)閉指令

該指令的用法同上，至于該加熱器的作用是什么我也不清楚，明明是測溫用的還要加熱？！大概是想在溫度很低的環(huán)境但想要它還能正常工作所以才設(shè)置這功能吧。

（七）、讀取狀態(tài)寄存器

狀態(tài)寄存器包含有關(guān)加熱器運行狀態(tài)、警報模式以及最后一個命令的執(zhí)行狀態(tài)和最后一個寫序列的信息。

發(fā)送起始信號，發(fā)送寫地址，發(fā)送16位命令。發(fā)送起始信號，發(fā)送讀地址，依次接收狀態(tài)寄存器的高字節(jié)、低字節(jié)和CRC校驗，每次接收都需要發(fā)送應(yīng)答信號，直到接收的最后一個字節(jié)發(fā)送非應(yīng)答信號，發(fā)送停止信號。狀態(tài)寄存器每一位代表的含義如下所示。

我們試一下讀取狀態(tài)寄存器看返回什么。可以發(fā)現(xiàn)二進制數(shù)1000 0000 0001 0000 1110 0001都為上面表格的默認(rèn)值，至于CRC校驗要根據(jù)給定公式對前兩字節(jié)進行計算和比較。下面來講CRC校驗。

（八）、CRC校驗

循環(huán)冗余校驗(CRC)其實就是一種異或計算(模2運算)。獲取的CRC校驗碼就是模2運算后的余數(shù)。

（九）、轉(zhuǎn)換溫濕度數(shù)據(jù)

由于從傳感器獲取到的數(shù)據(jù)不是最終的溫濕度，所以我們需要根據(jù)公式進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換公式如下，在計算之前我們要對溫濕度數(shù)據(jù)進行整合。