SHT20 技术手册
温湿度传感器
完全标定
数字输出,I2C 接口
低功耗
优异的长期稳定性
采用 DFN 封装-适于回流焊
产品综述
SHT20, 新一代 Sensirion 湿度和温度传感器在尺
寸与智能方面建立了新的标准:它嵌入了适于回流
焊的双列扁平无引脚 DFN 封装, 底面 3 x
3mm ,高度 1.1mm。传感器输出经过标定的数字
信号,标准 I2C 格式。
SHT20 配有一个全新设计的 CMOSens®芯片、一
个经过改进的电容式湿度传感元件和一个标准的能
隙温度传感元件,其性能已经大大提升甚至超出了
前一代传感器(SHT1x 和 SHT7x)的可靠性水
平。例如,新一代湿度传感器,已经经过改进使其
在高湿环境下的性能更稳定。
尺寸
3.0
0.3 typ
4
C
A
0
D
0
2
T
H
S
0.8 typ
2.2
0.4
0.3
3
.
0
0
.
2
0
.
4
1.1
Bottom View
NC
VDD
SCL
p
y
t
0
.
2
p
y
t
4
1
.
5
7
.
0
5
.
1
2.4
1.0
1.0
NC
VSS
SDA
图 1:SHT20 传感器封装的图纸,所给出的尺寸单位为毫米
(1 毫米=0.039 英寸)。NC 与 VSS 内部已连接,可保持悬浮
状态。VSS=GND,SDA=DATA。传感器焊盘的编号从右下角
开始(参照表 2)
每一个传感器都经过校准和测试。在产品表面印有
产品批号,同时在芯片内存储了电子识别码-可以
通过输入命令读出这些识别码。此外,SHT20 的分
辨率可以通过输入命令进行改变(8/12bit 乃至
12/14bit 的 RH/T),传感器可以检测到电池低电量
状态,并且输出校验和,有助于提高通信的可靠
性。
由于对传感器做了改良和微型化改进,因此它的性
价比更高-并且最终所有设备都将得益于尖端的节
能运行模式。可以使用一个新的测试包 EK-H4 对
SHT20 进行测试。
传感器芯片
SHT20 配有 4C 代 CMOSens®芯片。除了配有电
容式相对湿度传感器和能隙温度传感器外,该芯片
还包含一个放大器、A/D 转换器、OTP 内存和数字
处理单元。
材料构成
传感器本身由硅制成,传感器的外壳由镀金铜引线
框架和绿色环氧树脂基模塑料制成。该装置不含
铅、镉和汞-因此,完全符合 ROHS 和 WEEE 标
准。
其他信息和传感器实验包
其他信息如使用手册可在网站下载,如需更多信
息,可通过
info@sensirion.com 与 Sensirion 联系。
SHT20 有两种配套的测试包。其中一个型号是 EK-
H4,可同时测量 4 个通道的温湿度,并有记录功
能;另外一种为 EK-H5,可简单测量一路温湿度,
通 过 USB 接 口 与 电 脑 连 接 。
电话:+86-021-51697723 传真:63221656 手机:13916677299
Datasheet SHT20
传感器性能
相对湿度1234
参数
分辨率 1
精度误差 2
重复性
迟滞
非线性
响应时间 3
工作范围
长时间漂移 5
RH (%RH)
± 10
条件
12 bit
8 bit
典型
最大
63%
extended 4
正常
± 8
± 6
± 4
± 2
± 0
最小 典型 最大 单位
%RH
%RH
%RH
%RH
%RH
%RH
%RH
0.04
0.7
3.0
见图 2
0.1
1
<0.1
8
100 %RH
%RH/yr
0
< 0.5
s
maximal tolerance
typical tolerance
0
10
20
30
40
50
70
60
100
Relative Humidity (%RH)
90
80
图 2 25°C 时相对湿度的最大误差,更多信息请参考用户指南
1.2.
电气特性
参数
供电电压, VDD
供电电流, IDD 6
Power Dissipation 6
条件 最小 典型 最大 单位
2.1
-
200
-
0.8
-
3.0
0.15
300
0.5
0.9
3.2
休眠模式
测量状态
休眠模式
测量状态
平均 8bit
VDD = 3.0 V 5.5mW, T = + 0.5-1.5°C
两线数字接口, 标准 I2C 协议
3.6
0.4
330
1.2
1.0
-
V
µA
µA
µW
mW
µW
Heater
Communication
表 1 电气特性. 关于最大绝对值参看 4.1 用户指南
0.01
0.04
0.3
见图 3
0.1
最小 典型 最大 单位
°C
°C
°C
°C
°C
°C
s
125
30
< 0.04
°C/yr
-40
5
maximal tolerance
typical tolerance
条件
14 bit
12 bit
典型
最大
extended 4
63%
温度567
参数
分辨率 1
精度误差 2
重复性
迟滞
响应时间 7
长时间漂移
T (°C)
± 2.0
± 1.5
± 1.0
± 0.5
± 0.0
-40
-20
0
20
40
60
100
80
120
Temperature (°C)
图 3 温度最大误差
包装
卷袋式包装
卷袋式包装
数量
1500
5000
订货号
1-100706-01
1-100704-01
包装信息
传感器型号
SHT20
本手册可能随时更改,恕不另行通知。
1 默认测量分辨率 14bit (温度) / 12bit (湿度). 可通过向寄存器发送命令将其
减少到 12/8bit, 11/11bit 或 13/10bit.。
2 此精度为出厂检验时,传感器在 25°C (77°F)供电电压为 3.0V. 条件下的
测试精度。此数值不包括迟滞和非线性,并只适用于非冷凝条件。
3 25°C 和 1m/s 气流条件下,达到一阶响应 63%所需时间。
4 正常工作范围: 0-80%RH, 超出此范围,传感器读数会有偏差(在
90%RH 湿度下 200 小时后,漂移<3%RH)工作范围进一步限定在-40-
80°C。更多信息请参考用户指南 1.1。.
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5 如果传感器周围有挥发性溶剂,带刺激性气味的胶带,粘合剂以及包装材
料,读数可能会偏高。详细说明请参阅相关文件。
6供电电路和功耗的最小值和最大值都是基于 VDD = 3.0V 和 T<60°C 的条件.平均值为
每秒中进行一次 8bit 测量的数值。.
7 响应时间取决于传感器基偏的导热率。
SHT2x 用户指南
1 扩充性能
关于 Sensirion 如何指定和测试传感器的精度
性能,请查阅 Sensirion 应用手册”statement on
sensor specification”
1.1 工作条件
传感器在所建议工作范围内,性能稳定,见图
4。长期暴露在正常范围以外的条件下,尤其是
在湿度>80%时,可能导致信号暂时性漂移(60
小时后漂移+3%RH)。当恢复到正常工作条件
后,传感器会缓慢自恢复到校正状态。可参阅
2.3 小节的“恢复处理”以加速恢复进程。在非
正常条件下的长时间使用,会加速产品的老化。
)
%
(
i
y
t
i
d
m
u
H
e
v
i
t
a
l
e
R
100
80
60
40
20
0
正常
范围
最大
范围
-40
-20
0
20
40
60
图 4 工作条件
80
100
120
Temperature (癈)
)
±7
H
R
%
1.2 不同温度下的 RH 精度
图 2 中定义了 25°C 时的 RH 精度,
图 5 中显示了其他温度段的湿度最大误差。
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
(
y
t
i
d
m
u
H
e
v
i
t
a
e
R
±5
±7
±7
±5
±4.5
±7
±7
±7
±8
±6
±6
l
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Temperature (°C)
i
图 5 0 – 80°C 范围内对应的湿度最大误差,单位%RH。
请注意:以上误差为以高精度露点仪做参考仪器测
试 的 最 大 误 差 ( 不 包 括 迟 滞) 。 在 最 大 误 差 为
±4.5%RH 的范围其典型误差为±3%RH,在其他范
围,典型值为最大误差值的 1/2。
1.3 电气特性
表 1 中给出的功耗与温度和供电电压 VDD 有
关。关于功耗的估测参见图 6 和 7。请注意
图 6 和 7 中的曲线为典型自然特性,有可能
存在偏差。
)
A
μ
(
D
D
I
t
n
e
r
r
u
C
y
p
p
u
S
l
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
80
60
40
20
120
Temperature (°C)
图 6 VDD = 3.0V 时,典型的供电电流与温度的关系曲线(休
眠模式)。请注意,这些数据与显示值存在大约 ±25% 偏
差。
100
)
A
n
(
D
D
I
t
n
e
r
r
u
C
l
y
p
p
u
S
20
18
16
14
12
10
8
6
2.1
2.3
2.5
2.7
2.9
3.3
3.1
3.5
Supply Voltage (VDD)
图 7 在温度为 25°C 时,典型的供电电流与供电电压的关系
曲线(休眠模式)。请注意,这些数据与显示值偏差可能会
达到显示值的±50%。在 60°C 时,系数大约为 15(与表 1 相
比)。
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Datasheet SHT20
2 应用信息
2.1 焊接说明
DFN的裸焊盘(中间焊盘)和周围的I/O焊盘
由铜引线框架平面基板制成,除这些焊盘暴
露于外面,用于机械和电路连接之外,其余
部分全部包膜成型。使用时,I/O焊盘与裸焊
盘都需要焊接在PCB上。为防止氧化和优化
焊接,传感器底部的焊点镀有Ni/Pd/Au。
在 PCB上, I/O接触面8 长度应比SHT21的I/O
封装焊盘大0.2mm,靠内侧的部分要与I/O焊盘
的形状匹配,引脚宽度与DFN封装焊盘宽度
比为1:1,裸露焊盘尺寸与DFN封装比例为
1:1,见图8。
对于网板和阻焊层设计9,建议采用阻焊层开
口大于金属焊盘的铜箔定义焊盘(NSMD)。
对于NSMD焊盘,如果铜箔焊盘和阻焊层之间
的空隙为60µm-75µm,阻焊层开口尺寸应该大于
焊盘尺寸120µm-150µm。封装焊盘的圆形部分要
匹配相应的圆形的阻焊层开口,以保证有足够的
阻焊层区域(尤其在拐角处)防止焊锡交汇。每
一个焊盘都要有自己的阻焊层开口,在相邻的焊
盘周围形成阻焊层网络。
0.4
0.3
7
.
0
5
.
1
2.4
1.0
1.0
2
.
0
4
.
0
2
.
0
图 8 推荐 sht2x 的 PCB 设计尺寸。单位为 mm.裸焊盘(中间
焊盘)与 NC 可保持悬浮或接地。外围虚线部分为 DFN 封装
外部尺寸。
关于焊锡印刷,推荐使用带有电子抛光梯形墙的
激光切割的不锈钢网,建议钢网厚度0.125mm。
对于焊盘部分的钢网尺寸须比PCB焊盘长0.1mm,
且放置于离封装中心区0.1mm位置。裸焊盘的钢
网要覆盖70%-90%的焊盘区域—也就是在散热区
域的中心位置达到1.4mmx2.3mm。
由于DFN的贴装高度较低,建议使用免清洗
type 3焊锡10,且在回流时用氮净化。
8 接触面是指 PCB 上的金属层,焊接 DFN 焊盘的地方。
9 阻焊层是指 PCB 顶层覆盖在连接线上绝缘层。
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tP
tL
e
r
u
t
a
r
e
p
m
e
T
TP
TL
TS (max)
preheating
critical zone
Time
图 9 JEDEC 标准的焊接过程图,Tp<=260℃,tp<40sec,无铅
焊接。TL<220℃,tl<150sec,焊接时温度上升和下降的速度应
<5℃/sec
注意:I/O焊盘的切面或侧面由于超长时间的氧化,
可能会形成或不能形成焊锡带,因此对焊点高度没
有保证。
可以使用标准的回流焊炉对SHT2x 进行焊
接。传感器完全符合IPC/JEDEC J-STD-020D 焊
接标准,在最高260℃温度下,接触时间应小
于40 秒(见图9)。
对于手动焊接,在最高 350°C11的温度条件下
接触时间须少于 5 秒。
注意: 回流焊焊接后,需将传感器在>75%RH
的环境下存放至少12小时,以保证聚合物的
重新水合。否则将导致传感器读数的漂移。
也可以将传感器放置在自然环境(>40%RH)
下5天以上,使其重新水合。
不论在哪种情况下,无论是手动焊接还是回
流焊接,在焊接后都不允许冲洗电路板。所
以建议客户使用“免洗”型焊锡膏。如果将
传感器应用于腐蚀性气体中或有冷凝水产生
(如:高湿环境),引脚焊盘与 PCB 都需要
密封(如:使用敷形涂料)以避免接触不良
或短路。
2.2 存储条件和操作说明
湿度灵敏度等级(MSL)为 1,依据
IPC/JEDEC J-STD-020 标准。因此,贮存期限
为发货后一年。
湿度传感器不是普通的电子元器件,需要仔
细防护,这一点用户必须重视。长期暴露在
高浓度的化学蒸汽中将会致使传感器的读数
产生漂移。
焊接的类型与韩系内部粒子的尺寸有关。Type3 尺寸范围为 2 25 – 45 µm (粉末
10
type 42).
11233°C = 451°F, 260°C = 500°F, 350°C = 662°F
Datasheet SHT20
因此建议将传感器存放于原包装包括密封的
的 ESD 口袋,并且符合以下条件:温度范围
10℃-50℃(在有限时间内 0-125℃);湿度为
20-60%RH(没有 ESD 封装的传感器)。对于
那些已经被从原包装中移出的传感器,我们
建议将它们储存在内含金属 PE-HD12制成的防
静电袋中。
在生产和运输过程中,传感器应当避免接触
高浓度的化学溶剂和长时间的曝露在外。应
当避免接触挥发性的胶水、胶带、贴纸或挥
发性的包装材料, 如泡箔、泡沫材料等。生
产区域应通风良好。
要获取更详细的信息,请查阅“Handling
Instructions”或联系 Sensirion 公司。
2.3 恢复处理
如上所述,如果传感器暴露在极端工作条件或化
学蒸汽中,读数会产生漂移。可通过如下处理,
使其恢复到校准状态。
烘干:在100-105
持10小时;
重新水合:在20-30℃ 和>75%RH 的湿度条件
下保持12 小时13.
℃ 和< 5%RH 的湿度条件下保
2.4 温度影响
气体的相对湿度,在很大程度上依赖于温
度。因此在测量湿度时,应尽可能保证所有
测量同一湿度的传感器在同一温度下工作。
在做测试时,应保证被测试的传感器和参考
传感器在同样的温度下,然后比较湿度的读
数。
如果传感器与易发热的电子元件在同一个印
刷线路板上,在设计电路时应采取措施尽可
能将热传递的影响减小到最小。如:保持外
壳的良好通风,SHT2x 与印刷电路板其它部
分的铜镀层应尽可能最小,或在两者之间留
出一道缝隙。(参阅图 10)。
此外, 当测量频率过高时,传感器的自身温
度会升高而影响测量精度。如果要保证它的
自身温升低于 0.1℃, SHT2x 的激活时间不应
超过测量时间的 10%——例如在 12 位测量
时,每秒钟测量次数最多不超过 2 次。
图 10 SHT2x 印刷电路板俯视图,图中加入铣削狭缝的设
计,可以将热传递降到最小
2.5 光线
.SHT2x 不受光线影响。但长时间暴露在太阳
光下或强烈的紫外线辐射中,会使外壳老
化。
2.6 用于密封和封装的材料
许多材质吸收湿气并将充当缓冲器的角色,
这会加大响应时间和迟滞。因此传感器周边
的材质应谨慎选用。推荐使用的材料有:金
属材料, LCP, POM (Delrin),PTFE (Teflon), PE, PEEK,
PP, PB, PPS, PSU, PVDF,PVF。
用于密封和粘合的材质(保守推荐):推荐
使用充满环氧树脂的方法进行电子元件的封
装,或是硅树脂。这些材料释放的气体也有
可能污染SHT2x(见2.2)。因此,应最后进行传
感器的组装,并将其置于通风良好处,或
在>50℃的环境中干燥24小时,以使其在封装
前将污染气体释放。
2.7 布线规则和信号完整性
如果 SCL 和 SDA 信号线相互平行并且非常接
近,有可能导致信号串扰和通讯失败。解决
方法是在两个信号线之间放置 VDD 和/或
GND,将信号线隔开,和使用屏蔽电缆。此
外,降低 SCL 频率也可能提高信号传输的完
整性。须在电源引脚(VDD,GND)之间加一
个 100nF 的去藕电容,用于滤波。此电容应
尽量靠近传感器。见下一章。
12 例如, 3M 公司防静电袋,产品型号 “1910” 带 拉链。
1375%RH 可以很简便地由饱和 NaCl 生成。
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Datasheet SHT20
3 接口定义
引脚 名称
1
2
5
6
3,4 NC 不连接
表 2 SHT2x 引脚分布, NC 保持悬浮(俯视图)
释义
SDA 串行数据,双向
VSS 地
VDD 供电电压
SCL 串行时钟, 双向
4
6
5
3
2
1
3.1 电源引脚 (VDD, VSS)
SHT2x 的供电范围为 2.1-3.6V,推荐电压为 3.0V。电
源(VDD)和接地(VSS)之间须连接一个 100nF 的
去耦电容,且电容的位置应尽可能靠近传感器-参考
图 11。
3.2 串行时钟 (SCL)
SCK 用于微处理器与SHT1x 之间的通讯同步。由于
接口包含了完全静态逻辑,因而不存在最小SCK 频
率。
3.3 串行 SDA (SDA)
SDA 引脚用于传感器的数据输入和输出。当向传感
器发送命令时,SDA 在串行时钟(SCL)的上升沿
有效, 且当 SCL 为高电平时,SDA 必须保持稳定。
在 SCL 下降沿之后,SDA 值可被改变。为确保通讯
安全,SDA 的有效时间在 SCL 上升沿之前和下降沿
之后应该分别延长至 TSU and THO -参考图 9。当从传
感器读取数据时, SDA 在 SCL 变低以后有效(TV),且
维持到下一个 SCL 的下降沿 。
VDD
MCU (master)
RP
RP
SCL IN
SCL OUT
SDA IN
SDA OUT
SCL
SDA
SHT2x
(slave)
C
=
1
0
0
n
F
图 11 典型的应用电路,包括上拉电阻 RP 和 VDD 与 VSS 之
间的去耦电容。
GND
为避免信号冲突,微处理器(MCU)必须只能驱动
SDA 和 SCL 在低电平。需要一个外部的上拉电阻
(例如:10kΩ)将信号提拉至高电平。上拉电阻
通常可能已包含在微处理器的 I/O 电路中。参考表
4 和表 5 可以获取关于传感器输入/输出特性的详细
信息。
电话:+86-021-51697723 传真:63221656 手机:13916677299
4 电气特性
4.1 绝对最大额定值
SHT2x 的电气特性在表 1 有所定义。如表 3
中所给出的绝对最大额定值仅为应力额定值
和提供更多的信息。在这样的条件下,该装
置进行功能操作是不可取的。长时间暴露于
绝对最大额定值条件下,可能影响传感器的
可靠性(例如,热载流子效应,氧化分解
等)。
参数
VDD to VSS
数字 I/O 引脚(SDA, SCL)
to VSS
每个引脚的输入电流
表 3 电气绝对最大额定值
最小
-0.3
VDD + 0.3
单位
最大
-100
-0.3
100
mA
V
V
5
ESD静电释放符合JEDEC JESD22-
A114 标准 (人体模式 ±4kV), JEDEC
JESD22-A115 (机器模式±200V) ,
ESDA ESD-STM5.3.1-1999 ,AEC-Q100-011
(充电产品模式, 750V角针, 500V 其他针)。
电路闭锁测试依据JEDEC JESD78标准,满足
强制电流在±100 mA,环境温度Tamb = 125℃条
件下测试。如果测试条件超出标称限制指
标,传感器需要加额外的保护电路。
-
0.4
最小 典型 最大 单位
条件
VDD = 3.0 V,
-4 mA < IOL < 0mA
4.2 输入/输出特性
电气特性, 如功耗、输入和输出的高、低电平电压
等,依赖于电源供电电压。为了使传感器通讯顺
畅,很重要的一点是, 确保信号设计严格限制在表
4、5 和图 12 所给出的范围内)。
参数
输出低电压
VOL
输出高电压
VOH
输出汇点电流
IOL
输入低电压
VIL
输入高电压
VIH
输入电流
表 4 数字输入输出焊盘的直流特性,如无特殊声明, VDD =
2.1 V to 3.6 V, T = -40 °C to 125 °C.
-4
30%
VDD
VDD
VDD = 3.6 V,
VIN = 0 V to 3.6 V
0
70%
VDD
0
70%
VDD
VDD
mA
±1
uA
V
V
V
V
-
-
-
-
-
-
-
Datasheet SHT20
1/fSCL
tSCLH
tSCLL
tR
tF
tSU
SDA valid write
tHD
SDA valid read
tVD
tF
tR
SCL
DATA IN
SDA
DATA OUT
SDA
70%
30%
-
-
-
-
-
-
-
-
-
图 12 数字输入/输出端的时序图、缩略语在表 5 中进行了
解释。较粗的 SDA 线由传感器控制、普通的 SDA
线由单片机控制。请注意 SDA 有效读取时间由前一个转换
的下降沿触发.
最小 典型 最大 单位
参数
SCL 频率, fSCL
0.4 MHz
0
µs
-
0.6
SCL 高电平时间, tSCLH
µs
-
1.3
SCL 低电平时间, tSCLL
100
-
ns
SDA 建立 Time, tSU
SDA 保持时间, tHD
ns
900
0
SDA 有效时间, tVD
ns
400
0
SCL/SDA 下降时间, tF
0
100
ns
SCL/SDA 上升时间, tR
ns
300
0
总线容性负载, CB
0
400
pF
表 5 I2C 快速模式数字输入/输出端的时序特性。具体含义在
图12 有所显示。除非另有注明,VDD =2.1V 至3.6V, 温度= -
40 °C to 125 °C。
5传感器通讯
SHT20 采用标准的 I2C 协议进行通讯。欲获取下述章
节以外的关于 I2C 协议的资料,请参阅下列网站:
http://www.standardics.nxp.com/support/i2c/.
请注意如 5.3. 14小节中所定义的那样,所有传感器
都被设置为相同的 I2C 地址。
此 外 , Sensirion 提 供 程 序 样 例 参 照
www.sensirion.com/SHT20.
5.1 启动传感器
第一步,将传感器上电,电压为所选择的
VDD 电 源 电 压 ( 范 围 介 于 2.1 V 与 3.6 V 之
间)。上电后,传感器最多需要15毫秒时间
14 如需要不同的 I2C 地址,请 发送 email 到 info@sensirion.com.与
Sensirion 联系。
电话:+86-021-51697723 传真:63221656 手机:13916677299
(此时SCL为高电平)以达到空闲状态,即
做好准备接收由主机(MCU)发送的命令。
启动时的最大电流消耗为350µA。
5.2 启动/停止时序
每个传输序列都以 Start 状态作为开始并以
Stop 状态作为结束,如图 13 和图 14 所示。
SCL
70%
30%
70%
30%
70%
30%
SDA
70%
30%
图 13 启动传输状态(S)-当 SCL 为高电平时,SDA 由高电
平转换为低电平。开始状态是由主机控制的一种特殊的总线
状态,指示从机传输开始(Start 之后,BUS 总线一般被认为
处于占线状态)
SCL
70%
30%
SDA
70%
30%
图 14 停止传输状态(P)-当 SCL 高电平时, SDA 线上从低
电平转换为高电平。停止状态是由主机控制的一种特殊的总
线状态,指示从机传输结束(Stop 之后,BUS 总线一般被认
为处于闲置状态)。
5.3 发送命令
在启动传输后,随后传输的 I2C 首字节包括 7 位的
I2C 设备地址(B-范例地址‘1000’000’)和一个 SDA
方向位(读 R: ‘1’,写 W: ‘0’)。在第 8 个 SCL
时钟下降沿之后,通过拉低 SDA 引脚(ACK 位),
指示传感器数据接收正常。在发出测量命令之后
( ‘1110’0011’代表温度测量,‘1110’0101’
代表相对湿度测量), MCU 必须等待测量完成。基
本的命令在表 6 中进行概述。有两种不同的方式可
选,主机模式或非主机模式。.
命令
触发 T 测量
触发 RH 测量
触发 T 测量
触发 RH 测量
写用户寄存器
读用户寄存器
软复位
表 6 基本命令集、RH 代表相对湿度、T 代表温度
释义
保持主机
保持主机
非保持主机
非保持主机
代码
1110’0011
1110’0101
1111’0011
1111’0101
1110’0110
1110’0111
1111’1110
Datasheet SHT20
5.4 主机/ 非主机模式
MCU 与传感器之间的通讯有两种不同的工作
方式:主机模式或非主机模式。在第一种情
况下,在测量的过程中, SCL 线被封锁(由
传感器进行控制),在第二种情况下,当传
感器在执行测量任务时,SCL 线仍然保持开
放状态,可进行其他通讯。非主机模式允许
传感器进行测量时在总线上处理其他 I2C 总
线通讯任务。两种方式的通信时序分别如图
13 与图 14 所示。
在主机模式下测量时,SHT2x 将 SCL 拉低强
制主机进入等待状态。通过释放 SCL 线,表
示传感器内部处理工作结束,进而可以继续
数据传送。
8
7
6
5
4
2
1
3
9
S 1 0 0 0 0 0 0 0 A
10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 1 1 0 0 1 0 1 A
I2C address + write Command (see 表 )
K
C
K
C
19 20 21 22 23 24 25 26 27
S 1 0 0 0 0 0 0 1
K
C
A
Measurement
I2C address + read Hold during measurement
28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
0 1 1 0 0 0 1 1
Data (MSB)
K
C
A
46 47 48 49 50 51 52 53 54
0 1 0 1 0 0 1 0
Data (LSB) Stat.
K
C
A
P
K
C
A
N
Checksum
0 1 1 0 0 0 1 1
图 15 主机通信模式时序-灰色部分由 SHT2x 控制。如果要
省略校验和(CRC)传输,可将第 45 位改为 NACK,后接一个传
输停止时序(P).
在非主机模式下,MCU 需要对传感器状态进行查
询。此过程通过发送一个启动传输时序,之后紧接
着是如图 14 所示的 I2C 首字节(1000’0001)来完
成。如果内部处理工作完成,单片机查询到传感器
发出的确认信号后,相关数据就可以通过 MCU 进
行读取。如果测量处理工作没有完成,传感器无确
认位(ACK)输出,此时必须重新发送启动传输时
序。
无论哪种传输模式,由于测量的最大分辨率为 14
位,第二个字节 SDA 上的后两位 LSBs(bit43 和
44)用来传输相关的状态信息。两个 LSBs 中的 bit1
表明测量的类型(’0’温度; ‘1’:湿度)。bit0 位当
前没有赋值。
电话:+86-021-51697723 传真:63221656 手机:13916677299
10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 1 1 1 0 1 0 1
K
C
A
1
6
2
7
4
3
5
8
S 1 0 0 0 0 0 0 0
9
K
C
A
I2C address + write Command (see 表 )
Measurement
measuring
19 20 21 22 23 24 25 26 27
K
C
A
N
S 1 0 0 0 0 0 0 1
I2C address + read
19 20 21 22 23 24 25 26 27
S 1 0 0 0 0 0 0 1 A
Measurement
continue measuring I2C address + read
K
C
28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
0 1 0 1 0 0 1 0 A
0 1 1 0 0 0 1 1 A
Data (MSB)
Data (LSB) Stat.
46 47 48 49 50 51 52 53 54
K
C
K
C
P
K
C
A
N
Checksum
0 1 1 0 0 0 1 1
图 16 非主机通信模式时序 (灰色部分由 SHT2x 进行控
制)。如果测量工作并非完成于“读”命令,传感器不会以
27 位提供 ACK (可能发生更多的迭代次数)。如果 45 位被
改成 NACK,后接停止时序(P),校验和传输就被省略.
在图 13 和图 14 的示例中,传感器输出 SRH =
‘0110’0011’0101’0000。在进行物理换算时,后两位
状态位应置‘0’ – 见段 6.
所需最长测量时间取决于测量类型和分辨率,见
表 6。测量时间的最大值由 MCU 的通讯计划确
定。
分辨率
14 bit
13 bit
12 Bit
11 bit
10 bit
8 bit
RH 典型
值
22
12
7
3
RH 最大
值
29
15
9
4
T 典型值 T 最大值 单位
66
33
17
9
85
43
22
11
ms
ms
ms
ms
ms
ms
表 7 不同分辨率的温度和湿度测量时间。如计算能耗,建
议选择典型值或平均值,而计算 MCU 的通信时间应选用最
大值为参考。
请注意:I2C 通讯允许在不通过停止时序(P)停止前
一个时序的情况下,重复启动(S)-请参照图 15,16
和 18。任何启动 Start 时序的前一个时序仍然可以通
过一个停止 Stop 时序来结束。