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总结——调试STM32F103ZET6及外围传感器_电路图设计问题+SHT10温湿度传感器

2019-07-14 12:35发布

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总结——调试STM32F103ZET6及外围传感器_电路图设计问题+SHT10温湿度传感器http://blog.csdn.net/gsh_hello_world/article/details/53048446

1.电路图设计问题

（1）2016-11-02：SHT10温湿度传感器的DATA引脚未接10K上拉电阻到VCC3.3，造成数据读不出。 （2）2016-11-02：电路图中的USB转USART模块中CH340G芯片的2脚为TXD，应该接STM32F103ZET6的US1_RX，3脚为RXD，应该接STM32F103ZET6的US1_TX，原电路图中正好画反了。 （3）2016-11-13：P5的6脚和P5的7脚接反了，实际板子上6脚->US2_TX  7脚->US2_RX （4）2016-11-06：添加RTC_Init()函数，RTC初始化，必须初始化RTC外部32.678K晶振才能起震工作；此电路板32.678K晶振并联的电阻为10M才正常起震。
 （5）示波器看传感器时序时有两种方法：1.看某个固定的函数时序时可以采用程序中写while(1)的方式；2.看整个时序时可以采用示波器上的trigger功能，调整触发值为3.3V以下，然后触发方式为单次，点击RUN后便停在有波形的位置。 （6）学习到AutoFlowchart和Source Insight 3的使用，可以更直观的查阅代码和跟踪代码。 开发代码地址

2.SHT10温湿度传感器

以下为SHT10的参考资料：STM32 SHT10温湿度传感器的信号采集  SHT20技术手册   首先讲讲SHT10这款温室度传感器。SHT1x（包括SHT10,SHT11和SHT15）属于Sersirion温湿度传感器家族中的贴片封装系列。更之前我讲过的DHT11这款温湿度传感器相比，体积小了许多，特别适合用于产品中。SHT10温湿度传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件（文绉绉的），传感器内部有一个精度高达14为位的A/D转换器，适应串行接口电路实现无缝连接。该产品具有品质卓越、响应速度速度快，抗干扰能力强、性价比高等优点。
     1、接口定义：
  SHT10的接口定义如下图所示：
                                                             
           如上图所示，1脚为GND，4脚为VDD。它的供电电压范围为2.4~5.5V，建议的电压为3.3V，在电源引脚(VDD、GND)之间必须加上一个0.1uf的电容，应于去耦滤波用。它的2脚DATA为数据引脚，3脚SCK为时钟控制引脚，没有发现这两个引脚很像IIC所使用的引脚功能？没错，这个传感器确实可以认为是IIC接口，但是又有却别。该传感器不能按照IIC的协议编址，但是，如果IIC总线上没有挂接别的元件，传感器可以直接连到IIC总线上，但是单片机必须按照传感器的协议工作。传感器与单片机的接线如下图所示：
                                    

    2、传感器的通讯
      
     2.1、“启动传输”时序
用一组“启动传输”时序来完成数据传输的初始化。它包括：当SCK时钟高电平时DATA翻转为低电平，紧接着SCK变成低电平，随后是在SCK时钟高电平，随后是在SCK时钟高电平DATA翻转位高电平。时序如下：

                       

     2.2、复位时序
如果与SHT1x 通讯中断，可通过下列信号时序复位：当DATA 保持高电平时，触发SCK 时钟9 次或更多。时序图如下：
                    
    2.3、命令集
传感器的命令包含三个地址位（目前只支持000，这就是他只能挂接在空闲的IIC总线上的原因）和五个命令位。。SHT1x 会以下述方式表示已正确地接收到指令：在第8 个SCK 时钟的下降沿之后，将DATA 下拉为低电平（ACK 位）。在第9 个SCK 时钟的下降沿之后，释放DATA（恢复高电平）。命令集如下：
                            

     2.4、温湿度测量
发布一组测量命令（‘00000101’表示相对湿度RH，‘00000011’表示温度T）后，控制器要等待测量结束。这个过程需要大约20/80/320ms，分别对应8/12/14bit 测量。确切的时间随内部晶振速度，最多可能有-30%的变化。。SHT1x 通过下拉DATA 至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。控制器在再次触发SCK 时钟前，必须等待这个“数据备妥”信号来读出数据。检测数据可以先被存储，这样控制器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据。
在收到CRC 的确认位之后，表明通讯结束。如果不使用CRC-8 校验，控制器可以在测量值LSB 后，通过保持ACK高电平终止通讯。在测量和通讯完成后，SHT1x 自动转入休眠模式。

    2.5、状态寄存器
SHT1x 的某些高级功能可以通过给状态寄存器发送指令来实现，如选择测量分辨率，电量不足提醒，使用 OTP 加载或启动加热功能等。状态寄存器度、写如下：
状态寄存器写

状态寄存器读
状态寄存器的具体描述如下表所示：



测量分辨率：默认分辨率 14bit (温度) 和 12bit (湿度) 可以被降低为 12 和 8bit. 尤其适用于要求测量速度极高或者功耗极低的应用。
电量不足检测功能：在电压不足 2.47V 发出警告。精度为±0.05 V。
加热：可通过向状态寄存器内写入命令启动传感器内部加热器.。加热器可以使传感器的温度高于周围环境 5 – 10°C12 。功耗大约为 8mA @ 5V 。
OPT加载：开启此功能，标定数据将在每次测量前被上传到寄存器。如果不开启此功能，可减少大约 10ms的测量时间。
上面的寄存器如果没有什么特殊要求或应用于特定的场合，则无需配置，选择默认就可以了。

     2.6、通讯过程
传感器的通讯过程为：发送”启动传输“时序，初始化传感器——>发送命令——>等待传感器应答，及测量结束——>接收传感器的16位数据值——>接收8为的CRC校验数据——>休眠，等待下一次传输开始。
传输的过程的测量时序可以由下图示意：

  上图中 TS = 传输开始, MSB = 高有效字节,LSB =低有效字节, LSb = 低有效位。
下面举个实际测量时的相对湿度测量时序例子。时序如下：

这张图可以知道：我们接收到的数据数值为”0000 0100 0011 0001“ = 1073 = 35.50% RH （位含温度补偿），至于怎么计算的，请接着往下看。

     2.7、信号转化  
       2.7.1 温度的转化
设T 2 1 SOt为从传感器上读出来的测量数值，我们需要用下面的公式将测量数值转换成整整的温度值。
T = d1 + d2 * SOt  (其中d1，d2的值根据实际情况选择，选项如下)



      2.7.2 湿度的转换 
湿度的转换公式如下：。其中湿度的转化参数如下选择：根据采样的精度不同而不同。

99%以上的湿度已经接近饱和必须经过处理显示100%RH13.请注意 湿度传感器对电压无依赖性。测量值与相对湿度的转化如下图所示：

  相对湿度根据上面的参数与公式算出来之后，还需要考虑当前环境温度而进行适当的补偿。补偿的公式及其参数选择如下：


       2.7.3、露点的计算
露点的定义：露点温度指空气在此温度下能保持最多的水汽，当温度冷却到露点，空气变得饱和，就会出现雾、露或霜。
SHT1x 并不直接进行露点测量,，但露点可以通过温度和湿度读数计算得到.。由于温度和湿度在同一块集成电路上测量，SHT1x 可测量露点。 一块集成电路上测量，SHT1x 可测量露点。 下面直接给出结论性的露点计算公式了。
LogEW=（0.66077＋7.5*T/（237.3＋T）＋（log10（RH）－2）         
露点：Dp=（（0.66077-logEW）*237.3/（logEW－8.16077）         
例如：RH=10% T=25C  ->EW=23.7465->露点=-8.69℃
  RH=90% T=50C  ->EW=92.4753->露点=47.89℃

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