基于SHT11的混凝土结构环境温湿度测量系统的设计

出处：tyw 发布于：2007-12-19 09:24:39

摘要：本文首先介绍了SHT11的内部结构、测量原理，然后给出了采用SHT11和PIC16F73构成的温湿度测量系统的硬件接口电路。并使用VB编制的界面进行实时温湿度显示。

　　关键词：SHT11;温湿度监测系统;PIC16F73;Visual Basic

　　引言

　　为了有效地开展现代混凝土结构耐久性的基础研究，揭示混凝土结构生命全过程的损伤演变规律，从根本上改善混凝土工程的耐久性，保证其应有的使用寿命，对混凝土使用环境进行温湿度检测显得尤为重要。

　　通常使用热敏电阻和湿敏电容来分别测量温度和湿度，A/D转换后送入计算机，但这种测量方法一般都要设计相应的信号调理电路，还要经过复杂的标定过程，其测量很难保证。这种测量温湿度的系统在测量点数较少，而且要求不高的场合还可以胜任，而需要多点测量且要求较高时，其缺点就显露无疑了。而且，当涉及到两个参数的监测时，每一个测量点都必须使用两个独立的传感器和独立的信号调理电路，这不仅使得测量系统的成本和体积大为提高，也在一定程度上增加了系统设计的复杂性。本文将采用SHT11芯片，实现更为优化的设计方案。

　　SHT11内部结构和工作原理

　　SHT11数字式温湿度传感器采用CMOSens(Ce-mo-Sens)技术(CMOS和传感器技术的融合)制造，它的特点为：全量程标定，二线数字输出;湿度测量范围为0~100%RH，温度测量范围为-40℃~+123.8℃，湿度测量为±3.0% RH，温度测量为±0.4℃，响应时间<4s;低功耗 ( 30mW)，可完全浸没。其外形尺寸仅为7.5mm×5mm×2.5mm，体积与大火柴头相近。芯片能输出经过完全校准的相对湿度和温度数字信号，便于实现系统的集成。

　　SHT11内部结构

　　其内部结构如图1所示。主要包括：相对湿度传感器、温度传感器、放大器、14位ADC、校准存储器E2PROM、RAM、CRC(循环冗余校验码)寄存器、二线制串行接口和低压监测电路等。

　　图1 SHT11内部结构

　　该芯片的DATA引脚在SCK时钟的下降沿之后改变状态，并仅在SCK时钟上升沿之后有效，所以，微控制器可以在SCK高电平时读出数据，而当其向SHT11发送数据时，则必须保证DATA上的电平状态在SCK高电平段稳定。在需要输出高电平时，微控制器将置为高阻态，由外部的上拉电阻将信号拉至高电平，从而实现高电平输出。

　　工作原理

　　首先由两个传感器分别产生相对湿度和温度信号，经过放大后分别送到14位的ADC进行A/D转换、标准和纠错，通过二线制的串行接口，将相对湿度和温度的数据送至微控制器，再利用微控制器完成非线性补偿和温度补偿。