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温湿度传感器的原理及应用

温湿度传感器的原理及应用

摘要:介绍了温湿度传感器DHT90的主要特点、工作原理、典型应用实例及应用程序。
关键词:DHT90;工作原理;应用程序

1 产品概述
1.1 DHT90概述和主要特点
   
DHT90是数字温湿度传感器系列中插针型的传感器。该传感器对外提供4针单排引脚,如表1所示,插针采用铜/铍合金制作,外层镀有镍和金。


    该传感器把传感元件和信号处理集成起来,输出的是全标定的数字信号。可以同时采集温度和湿度,两线制的串行接口与内部的电压调整,使外围系统变的简单。且该产品具有体积小、响应快、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
    DHT90的主要特点:
    (1)测湿范围:0~100%RH;
    (2)测温范围:-40~123.8℃;
    (3)供电电压为2.4~5.5 V;
    (4)传感器可以连接到I2C总线上;
    (5)两线制的串行接口;
    (6)功耗低;
    (7)数字输出。
1.2 引脚说明
   
DHT90的供电电压在2.4~5.5 V之间,建议使用3.3 V。上电速率不能低于1 V/ms。通电后传感器需要11 ms进入休眠状态,在此之前不允许对传感器发送任何命令。1端为串行时钟输入端,作用是实现与单片机同步通讯。串行数据输入端DATA在使用时通常外接一个10 kΩ的上拉电阻,将信号提拉至高电平,数据传输期间,在SCK高电平时,数据要保持稳定。DHT90不能按照I2C协议编址,但在I2C总线上没有挂接别的元件的情况下,可以将它连接到I2C总线上,这时单片机要按照传感器的协议工作。
1.3 DHT90 时序及命令集
   
为了与DHT90建立最佳通信效果,设计时应遵循其时序图1和表2的条件。


    传感器DHT90的读写命令集如表3所示,图2是启动它的传输时序图。


    发一组“启动传输”时序,表示数据传输的初始化。当时钟SCK高电平期间,数据DATA翻转为低电平,经过一个周期后数据翻转为高电平。发测量命令,控制器要等待测量结束。结束的时间由内部使用的晶振速度决定。当测量结束后,DATA转至低电平并进入空闲模式。控制器再次触发串行时钟前,必须等待这个“数据备妥”信号到来才能读出数据。检测到的数据可以先被存储起来,这样控制器可以继续执行其它任务,需要的时候再读出数据。接着传输2个字节的测量数据和1个字节的CRC奇偶校验。用CRC数据的确认位,表明通讯结束。在测量和通讯结束后,DHT90自动转入休眠模式。如果与DHT90通讯中断,在DATA保持高电平时,可触发9次或更多次串行SCK时钟。2 应用

2.1 DHT90与单片机连接
   
采用数字式温湿度传感器可以制作一温湿度实时显示系统,如图3所示。采用AT89S52单片机作为该系统的控制单元,传感器采用DHT 90,此传感器仅需要一条数据线进行数据传输,另外SCK端用于单片机与DHT90之间的通讯同步,这里采用AT89S52的P3.7与DHT90的SCK相连,用P3.6与DATA端相连,Vcc接电源,CND接地,显示模块为LCD12864。单片机采集到米自DHT90的数据,经过软件线性拟合,最终送列LCD12864上显示温湿度数据。


2.2 DHT90测量流程图及参考应用程序
    此系统硬件设计较为简单,难点在于软件的编写。这里给出DHT90测量流程图如图4所示。


DHT90的参考应用程序如下所示:










3 结束语
   
选用单片机为执行器,温湿度传感器作为温度、湿度检测电路,显示器件作为显示电路制做的温湿度测控系统,在蔬菜种植及温湿度检测中有广泛的应用。此外DHT90制作的产品在楼宇控制、家电产品、自动控制气象站、暖通空调HVAC和环境临测等测量场合均可适用。数字式温湿度传感器DHT90极低的功耗,使其成为在选择温湿度传感器时的首选。
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