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基于SHT11的混凝土结构环境温湿度测量系统的设计

发布时间:2008/6/2 0:00:00 访问次数:529

  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,其测量精度很难保证。这种测量温湿度的系统在测量点数较少,而且精度要求不高的场合还可以胜任,而需要多点测量且精度要求较高时,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)专利技术(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℃,湿度测量精度为±3.0% rh,温度测量精度为±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,最后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。



  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,其测量精度很难保证。这种测量温湿度的系统在测量点数较少,而且精度要求不高的场合还可以胜任,而需要多点测量且精度要求较高时,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)专利技术(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℃,湿度测量精度为±3.0% rh,温度测量精度为±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,最后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。



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