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基于PXA310平台的温湿度传感器设计

导读: 通过比较设计方案,提出在嵌入式Linux 下,基于PXA310 平台温湿度传感器的设计与实现方法。在Linux 操作系统下通过对驱动程序接口调用,完成温湿度数据读取和预警,并对Linux 驱动程序编写进行比较。

  摘要:在嵌入式应用领域,需要测量周围环境的质量对生产和工作进行监控和预警。通过比较设计方案,提出在嵌入式Linux 下,基于PXA310 平台温湿度传感器的设计与实现方法。在Linux 操作系统下通过对驱动程序接口调用,完成温湿度数据读取和预警,并对Linux 驱动程序编写进行比较。实验表明,本方案硬件和软件设计切实可行,提高了环境测量的准确度和系统性能的实时性。

  关键字:传感器,芯片,单片机

  1 引言

  在工业控制和工业生产领域中,传感器对于工业控制和生产环境的监控作用不言而喻。传统的传感器监控系统大都采用单片机控制,其监控的准确度和实时性不太令人满意。本文寻找到一套切实可行的传感器设计方案,其利用温湿度传感器芯片,基于PXA310硬件平台和Linux 操作系统,能有效监控现场温湿度变化。在周围环境发生变化,不能满足工作要求时,可以获取监控数据并提出预警,提高生产和工作环境检测的可靠性及实时性。

  2 温湿度传感器电路设计

  比较了一些传感器应用设计方案后,选用SHT10芯片为嵌入式温湿度传感器的核心部件。它外围电路简便,相比其他传感器芯片(DS18B20)有其独到优势。

  STH10 每秒可进行3 次温湿度测量,数据精度14 bit并且工作稳定。其测量采用CMOSens 专利,所以在测量效率和精度上要好于DS18B20.DS18B20 采用单总线控制方案(1-wire),大约每秒测量一次,9 位数字式温度数据;只提供温度测量。其在生产环境检测要求严格时,就显得精度和功能有些不足。

  2.1 sht10 简介

  SHT10 是一款高度集成的温湿度传感器芯片,提供全量程标定数字输出。传感器包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件,他们与一个14 位A/D 转换器以及一个串行接口电路设计在同一个芯片上面。其通过标定得到校准系数以程序形式储存在芯片OTP 内存中,并利用两线制串行接口与内部电压调整,使外围系统集成变得快速而简单。

  2.2 SHT10 工作原理

  SHT10 芯片电源3.3V .传感器上电后,等待11ms 来完成"休眠"状态。通信复位和启动传输命令后,发送一组测量命令(''00000101''表示相对湿度RH,''00000011''表示温度T),控制器要等待测量结束。这个过程需要大约11/55/210ms ,分别对应8/12/14bit 测量。SHT10 通过下拉DATA 至低电平,表示测量结束。控制器触发SCK 时钟前,必须等待这个"数据备妥"信号才能将测量数据正确读入。

  测量和通讯结束后,SHT10 自动转入休眠模式。数据传送采用两线制串行接口(与I2C 接口不兼容)。

  2.3 SHT10 电路原理图

  SHT10 采用LCC 封装,其DATA 和SCK 引脚分别连接到PXA310 的GPIO78 和GPIO79.PXA310通过模拟时序方式实现对外围温湿度传感器的控制和数据读写操作。由于SHT10 对于温湿度灵敏度很高,在系统集成时应尽量远离发热源(如MCU、LCD 等),否则测量结果会有所偏离;为SHT10 布线时,周围应尽量铺地减少周围器件对其的干扰。SHT10 电路原理图如图1 所示。

SHT10 电路原理图 

▲图1 SHT10 电路原理图

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