飛凌嵌入式ElfBoard ELF 1板卡-使用AHT20進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測之AHT20傳感器介紹

溫濕度傳感器

溫濕度傳感器多以溫濕度一體式的探頭作為測溫元件，將溫度和濕度信號采集出來，經(jīng)過穩(wěn)壓濾波、運算放大、非線性校正、V/I轉(zhuǎn)換、恒流及反向保護(hù)等電路處理后，轉(zhuǎn)換成與溫度和濕度成線性關(guān)系的電流信號或電壓信號輸出，也可以直接通過主控芯片進(jìn)行串口或I2C等接口輸出。

主要使用場景

室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測：溫濕度傳感器可以用于監(jiān)測室內(nèi)空氣的溫度和濕度水平，例如在辦公室、住宅、實驗室等場所中。這對于保持室內(nèi)環(huán)境的舒適性、控制空調(diào)和加濕設(shè)備的運行非常重要。

倉儲和物流：在倉儲和物流行業(yè)中，溫濕度傳感器被用于監(jiān)測存儲和運輸環(huán)境的溫度和濕度。這對于保持貨物的質(zhì)量和安全非常關(guān)鍵，特別是對于某些易受溫濕度影響的產(chǎn)品，如食品、藥品等。

農(nóng)業(yè)和溫室種植：溫濕度傳感器在農(nóng)業(yè)和溫室種植中起著重要作用。它們可以幫助農(nóng)民監(jiān)測土壤的溫度和濕度水平，從而確定最佳的種植條件。此外，溫濕度傳感器還可用于控制溫室內(nèi)的溫度、濕度和灌溉系統(tǒng)，以促進(jìn)作物的生長。

醫(yī)療保?。涸卺t(yī)療保健領(lǐng)域，溫濕度傳感器被廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、實驗室和藥房等地方。它們可以監(jiān)測藥品和生物樣本的溫度和濕度，確保其質(zhì)量和有效性。此外，溫濕度傳感器還可以用于監(jiān)測手術(shù)室和病房等區(qū)域的溫度和濕度，以提供舒適和安全的環(huán)境。

工業(yè)自動化：在工業(yè)領(lǐng)域，溫濕度傳感器用于監(jiān)測和控制生產(chǎn)過程中的溫度和濕度。它們可以幫助維持設(shè)備的正常運行，并監(jiān)測潛在的問題或故障。此外，溫濕度傳感器還可用于監(jiān)測工廠環(huán)境中的溫度和濕度，確保工作人員的安全和舒適。

這些只是溫濕度傳感器的一些主要使用場景，實際上它們在許多其他領(lǐng)域和應(yīng)用中也有廣泛的應(yīng)用，如能源管理、氣象預(yù)測、電子設(shè)備保護(hù)等。

基本原理

開發(fā)板集成了一個i2c接口的的AHT20溫濕度傳感器。i2c硬件原理見硬件手冊，通信協(xié)議見3.2.2小節(jié)，我們前面這些章節(jié)已經(jīng)介紹了i2c的基本通信原理，本節(jié)我們主要關(guān)注的是AHT20作為i2c從設(shè)備，是如何與ELF 1板卡進(jìn)行通訊的。

傳感器通訊過程

（一）啟動傳感器

第一步，將傳感器上電，電壓為所選擇的 VDD電源電壓（范圍介于2.0V與5.5V之間）。上電后傳感器最多需要20ms時間。（此時SCL為高電平）以達(dá)到空閑狀態(tài)即做好準(zhǔn)備接收由主機(jī) (MCU)發(fā)送的命令。

（二）啟動/停止時序

每個傳輸序列都以Start狀態(tài)作為開始并以Stop 狀態(tài)作為結(jié)束。

啟動傳輸狀態(tài)（ S ）- 當(dāng)SCL 為高電平時，SDA 由高電平轉(zhuǎn)換為低電平。開始狀態(tài)是由主機(jī)控制的一種特殊的總線狀態(tài)，指示從機(jī)傳輸開始（ Start 之后，BUS 總線一般被認(rèn)為處于占線狀態(tài)）

停止傳輸狀態(tài)（P）- 當(dāng)SCL 高電平時，SDA 線上從低電平轉(zhuǎn)換為高電平。停止?fàn)顟B(tài)是由主機(jī)控制的一種特殊的總線狀態(tài)，指示從機(jī)傳輸結(jié)束（Stop 之后，BUS 總線一般被認(rèn)為處于閑置狀態(tài)）

（三）發(fā)送命令

在啟動傳輸后，隨后傳輸?shù)氖鬃止?jié)包括7位的I2C設(shè)備地址 0x38和一個SDA方向位 x(讀R：‘1'，寫W:‘0’)。在第8個SCL時鐘下降沿之后，通過拉低 SDA引腳 (ACK位)，指示傳感器數(shù)據(jù)接收正常。 在發(fā)送測量命令0xAC之后，MCU必須等到測量完成,基本的命令在下方進(jìn)行概述。從機(jī)返回的狀態(tài)位說明。

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（四）傳感器讀取流程

1.上電后要等待40ms，讀取溫濕度值之前， 首先要看狀態(tài)字的校準(zhǔn)使能位Bit[3]是否為 1(通過發(fā)送0x71可以獲取一個字節(jié)的狀態(tài)字)，如果不為1，要發(fā)送0xBE命令(初始化)，此命令參數(shù)有兩個字節(jié)， 第一個字節(jié)為0x08，第二個字節(jié)為0x00,然后等待10ms。

2.直接發(fā)送 0xAC命令(觸發(fā)測量)，此命令參數(shù)有兩個字節(jié)，第一個字節(jié)為 0x33，第二個字節(jié)為0x00。

3.等待80ms待測量完成，如果讀取狀態(tài)字Bit[7]為0，表示測量完成，然后可以連續(xù)讀取六個字節(jié)；否則繼續(xù)等待。

4.當(dāng)接收完六個字節(jié)后，緊接著下一個字節(jié)是CRC校驗數(shù)據(jù)，用戶可以根據(jù)需要讀出，如果接收端需要CRC校驗，則在接收完第六個字節(jié)后發(fā)ACK應(yīng)答，否則發(fā)NACK結(jié)束，CRC初始值為0XFF，CRC8校驗多項式為：

5.計算溫濕度值。

（五）軟復(fù)位

用于在無需關(guān)閉和再次打開電源的情況下，重新啟動傳感器系統(tǒng)。在接收到這個命令之后，傳感器系統(tǒng)開始重新初始化，并恢復(fù)默認(rèn)設(shè)置狀態(tài)，軟復(fù)位所需時間不超過20 毫秒。