摘要：在儲(chǔ)糧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，不僅需要對(duì)糧堆內(nèi)部情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也需要對(duì)糧倉(cāng)的儲(chǔ)糧環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)糧倉(cāng)儲(chǔ)糧環(huán)境的溫濕度，能夠更好地把握儲(chǔ)糧環(huán)境的整體情況。文章介紹了Sensirion公司數(shù)字式溫濕度傳感器SHT21各方面特點(diǎn)以及應(yīng)用方法和軟硬件實(shí)現(xiàn)，將小體積數(shù)字式一體化溫濕度傳感器SHT21應(yīng)用在儲(chǔ)糧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，能夠節(jié)省空間、提升測(cè)量精度、加強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。

　　概述

　　溫濕度傳感器是環(huán)境測(cè)量與控制的重要器件，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)管理、科學(xué)研究以及日常生活等領(lǐng)域。相比傳統(tǒng)的模擬式溫濕度傳感器，數(shù)字式傳感器在測(cè)量精度、線性度和一致性等方面有著良好的表現(xiàn)，同時(shí)數(shù)字式傳感器易于復(fù)用和替換，無(wú)需重復(fù)校準(zhǔn)。SHT21是瑞士Sensirion公司基于CMOSens芯片技術(shù)推出的一系列溫濕度一體化傳感器之一，將CMOS芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)相結(jié)合，其應(yīng)用在一定程度上方便了嵌入式系統(tǒng)的環(huán)境溫濕度測(cè)量。

　　將SHT21溫濕度傳感器用于儲(chǔ)糧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，用于監(jiān)測(cè)糧倉(cāng)儲(chǔ)糧環(huán)境的溫濕度，無(wú)需分別部署傳感器，節(jié)省空間;SHT21傳感器維護(hù)簡(jiǎn)單，無(wú)需校準(zhǔn)，易于復(fù)用替換，其測(cè)量范圍及精度適用于儲(chǔ)糧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　傳感器特點(diǎn)

　　SHT21是一款由Sensirion公司生產(chǎn)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(jīng)校準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)，完全符合I²C協(xié)議標(biāo)準(zhǔn);重新設(shè)計(jì)的溫濕度傳感器，性能優(yōu)于前代產(chǎn)品;每片SHT21單獨(dú)進(jìn)行校準(zhǔn)和測(cè)試，有可讀取的識(shí)別ID;通過(guò)設(shè)置寄存器對(duì)測(cè)量精度、電源狀態(tài)和傳感器加熱功能進(jìn)行設(shè)置;通過(guò)CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼保證數(shù)據(jù)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(shuō)明如表2所示。其中OTP重載位并不推薦置位，可以通過(guò)軟復(fù)位重載OTP寄存器。加熱器使能位用于當(dāng)溫度過(guò)低或者濕度過(guò)高出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象時(shí)使用，功耗5.5mW，提升溫度0.5 – 1.5℃。

　　I²C通信時(shí)序

　　SHT21以標(biāo)準(zhǔn)I²C協(xié)議和主機(jī)進(jìn)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(xiě)。SHT21傳感器有兩種測(cè)量模式，分別為主機(jī)等待模式(hold master mode)和主機(jī)查詢模式(no hold master mode)，不同模式可以應(yīng)用在不同場(chǎng)合下。測(cè)量精度越高，測(cè)量完成所需要的時(shí)間越長(zhǎng)，根據(jù)手冊(cè)數(shù)據(jù)，最長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間達(dá)88ms。

　　SHT21傳感器針對(duì)測(cè)量所得數(shù)據(jù)運(yùn)算出對(duì)應(yīng)的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，并在傳送數(shù)據(jù)后默認(rèn)傳送。其循環(huán)冗余校驗(yàn)碼可以檢查出傳送過(guò)程中奇數(shù)錯(cuò)誤、雙位錯(cuò)誤，以及8位窗口內(nèi)的任意長(zhǎng)度的串錯(cuò)誤。對(duì)應(yīng)的運(yùn)算多項(xiàng)式為：
       
　　8位窗口應(yīng)初始化為00000000’b。如果主機(jī)在接收數(shù)據(jù)結(jié)束后發(fā)送NACK應(yīng)答，則傳感器不會(huì)發(fā)送校驗(yàn)和數(shù)據(jù)。

　　(1)主機(jī)等待模式(hold master mode)

　　主機(jī)等待模式下SDA數(shù)據(jù)線時(shí)序如圖1所示，其中白色部分為主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，灰色部分為SHT21發(fā)送。在起始標(biāo)志S之后依次傳送寫(xiě)地址頭部，主機(jī)等待模式測(cè)量命令(根據(jù)表，此為濕度測(cè)量命令)，在起始標(biāo)志以及讀地址頭部后，釋放總線，等待傳感器傳送數(shù)據(jù)以及校驗(yàn)和。主機(jī)需要完成接收每個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后發(fā)送ACK應(yīng)答，完成全部3個(gè)字節(jié)接收后發(fā)送NACK應(yīng)答后再發(fā)送結(jié)束標(biāo)志P以釋放I²C總線?！　?/p>