Zbernica i2c: SHT11

Zbernica I2C - Snímač teploty a vlhkosti SHT11

• Vypracoval: Bc. Tomáš Statečný

• Študijný odbor: Aplikovaná mechatronika

• Ročník: 2.Ing

Zadanie

Prečítajte zo snímača vlhkosti pripojeného na zbernicu i2c aktuálnu teplotu a vlhkosť a zobrazte na LCD.

Modul snímača teploty a vlhkosti

Modul Sensirion SHT11(#28018) je osadený snímačom teploty a vlhkosti Parallax SHT11. Prostredníctvom I2C zbernice čip reaguje za krátky čas s vysokou presnosťou. Modul zahrňuje data-line pull-up čo ho umožňuje pripojiť priamo k programovaciemu prostrediu.

Obr. 1. Modul Sensirion SHT11(#28018)

Základné špecifikácie

• Rozsah merania teploty: -40 °F (-40 °C) to +254.9 °F (+123.8 °C)
• Presnosť merania teploty: +/- 0.5 °C @ 25 °C
• Rozsah merania vlhkosti: 0 to 100% RH
• Presnosť absolútnej vlhkosti: +/- 3.5% RH
• Nízka spotreba (zvyčajne 30 μW)
• Pri vysokej vlhkosti je možné zapnúť ohrievač

Zapojenie modulu

Obr. 2. Zapojenie modulu Sensirion SHT11(#28018)

Poznámka: Piny 2,5,6 a 7 sa nepoužívajú.

Vypracovanie

Na modul je pripojený snímač teploty a vlhkosti Sensirion SHT11. Na komunikáciu a programovanie zariadenia využívam piny SDA a SCL zbernice I2C. Spočiatku zariadenie bolo programované využívajúc protokol I2C, ale vzhľadom na to, že zariadenie porušuje predpisy I2C, musel som ho naprogramovať iným spôsobom. Hlavným problém bol v obdržaní ACK bitu, ktorý vzhľadom k SCL bol obdržaný v nepravidelných intervaloch. Program fungoval po skompilovaní a nahratí do zariadenia, zobrazilo na display aktuálnu teplotu a vlhkosť. Po opätovnom nahratí programu do zariadenia alebo kým prešiel jeden cyklus, ACK bit nebol obdržaný.

Preto je adekvátnejšie nahrávať bity SDA a SCL jednotlivo, aby dátové bity prislúchali danému časovému signálu. Priradil som vstupné a výstupné porty pre potrebné piny I2C zbernice. Vzhľadom na to, že hodinový signál menil amplitúdu v krátkom čase a nebol rozpoznateľný na osciloskope, bolo potrebné pri každej zmene amplitúdy hodinového signálu doplniť oneskorenie. Jednotlivé bity boli zadávané v poradí podľa obr. 4 a podľa výberu v tabuľke na obr. 5 sme nastavovali potrebnú funkciu snímača, pričom sme využívali len meranie teploty a vlhkosti.

Obr. 3. Reset a Start prenosu

Obr. 4. Príklad priebehu merania vlhkosti

Obr. 5. Tabuľka príkazov pre senzor SHT11

Namerané hodnoty teploty a vlhkosti bolo potrebné prepočítať podľa tabuľky zobrazenej na obr. 6.

Obr. 6. Tabuľka špecifikácii senzor SHT11

Zdrojový kód

K projektu je potrebné pripojiť nasledovné súbory: lcd.c, lcd.h, I2C.c, I2C.h

Zdrojový kód merania teploty v vlhkosti: <source lang="c"> /*

* Tep_vlh.c
*
* Created: 16.01.2013 23:52:26
*  Author: Tomáš Statečný
*/

1. include <stdlib.h>
2. include <avr/io.h>
3. include <util/delay.h>
4. include <util/twi.h>
5. include <stdio.h>

1. include "I2C.h"
2. include "lcd.h"

FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(lcdDataWrite,NULL,_FDEV_SETUP_WRITE); //Vypisovanie na display

//Zadefinovanie prikazov ovladania snimaca

1. define TEMP 0x03 //Meranie teploty
2. define HUMI 0x05 //Meranie vlhkosti

//Zadefinovanie konstant const float t1 = -40.1; //14bit meranie teploty const float t2 = 0.01; //14bit meranie teploty const float h1 = -4.0; //12bit meranie vlhkosti const float h2 = 0.0405; //12bit meranie vlhkosti const float h3 = -0.0000028; //12bit meranie vlhkosti

void main() {

   i2c_init();								        //Incializacia I2C
   lcdInit4();									//Inicializacia display
         
   stdout = &mystdout;								//Odteraz funguje printf();
  
  //Zadefinovanie premennych
  float temp, humi;
         
   while(1){

//Meranie teploty temp = Measure(TEMP); //Vycitanie hodnoty teploty z SHT11 temp =t1 + (temp * t2); //Prepocet vycitanej hodnoty teploty na stupne celsia _delay_ms(100);

//Meranie vlhkosti humi = Measure(HUMI); //Vycitanie hodnoty vlhkosti z SHT11 humi = h1 + (h2 * humi) + (humi * humi * h3); //Prepocet vycitanej hodnoty vlhkosti na percenta _delay_ms(100);

//Vypis na display

               lcdControlWrite(1<<LCD_CLR);					//Nastavenie kurzoru na zaciatok
               lcdControlWrite(0x80);						//Display prvy riadok

printf("Tep=%.2f °C",temp); //Vypis teploty v stupnoch celsia

lcdControlWrite(0x80 + 0x40); //Display druhy riadok

               printf("Vlh=%.2f RH",humi);					//Vypis vlhkosti v percentach

_delay_ms(100);

} }