AM2315数字高温型温湿度传感器

数字温湿度传感器AM2315产品手册产品特性完全标定数字信号输出超低功耗卓越的长期稳定性标准I2C总线输出更多详情请登陆：广州奥松电子有限公司电话：[phone]一、产品概述AM2315湿敏电容数字温湿度传感器是一款含有己校准数字信号输出的温湿度复合型传感器。采用专用的温湿度采集技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个高精度集成测温元件，并与一个高性能微处理器相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。AM2315通信方式采用标准I2C通信方式。I2C通信方式采用标准的通信时序，用户可直接挂在I2C通信总线上，无需额外布线，使用简单。传输的数字数据采用直接输出经温度补偿后的湿度、温度及校验CRC等数字信息，用户无需对数字输出进行二次计算，也无需要对湿度进行温度补偿，便可得到准确的温湿度信息。产品为4引线，连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。实物图外形尺寸（单位：mm）二、应用范围暖通空调、除湿器、测试及检测设备、消费品、汽车、自动控制、数据记录器、气象站、家电、湿度调节、医疗、及其他相关湿度检测控制。三、产品亮点完全互换、成本低、长期稳定、相对湿度和温度测量、超长的信号传输距离、数字信号输出、精确校准、功耗极低、标准I2C总线数字接口。四、接口定义4.1AM2315引脚分配表1：AM2315引脚分配引脚颜色名称描述1红色VDD电源(3.5V-5.5V)2黄色SDA串行数据，双向口3黑色GND地4白色SCL串行时钟，输入口4.2电源引脚（VDDGND）AM2315的供电电压范围为3.5V-5.5V,建议供电电压为5V。4.3串行数据线（SDASCL）SCL信号线为I2C通信时的时钟线，SCL用于微处理器与AM2315之间的通讯同步。SDA引脚为三态结构，用于读、写传感器数据。具体的通信时序，见通信协议的详细说明。图1：AM2315接线图广州奥松电子有限公司电话：[phone]五、传感器性能5.1相对湿度表2：AM2315相对湿度性能表参数条件mintypmax单位分辨率0.1%RH16bit精度[1]25℃±2%RH重复性±0.1%RH互换性完全互换响应时间[2]1/e(63%)5S迟滞±0.3%RH漂移[3]典型值0.5%RH/yr图2:25℃时AM2315的相对湿度最大误差图3：温度传感器的温度最大误差六、电气特性电气特性，如能耗，高、低电平，输入、输出电压等，都取决于电源。表4详细说明了AM2315的电气特性，若没有标明，则表示供电电压为5V。若想与传感器获得最佳效果，请设计时严格遵照表4与表6的条件设计。表4：AM2315直流特性。参数条件mintypmax单位供电电压3.555.5V功耗[4]休眠1015µA测量500µA平均300µA低电平输出电压IOL[5]0300mV高电平输出电压Rp25kΩ90%100%VDD低电平输入电压下降030%VDD高电平输入电压上升70%100%VDDRpu[6]VDD=5VVIN=VSS304560kΩ输出电流开8mA三态（关）1020µA采样周期2S5.2温度表3：AM2315相对温度性能表参数条件mintypmax单位分辨率0.1℃16bit精度±0.1±0.4℃量程范围-40125℃重复性±0.2℃互换性完全互换响应时间1/e(63%)5S漂移±0.1℃/yr[1]此精度为出厂检验时，传感器在25℃和5V，条件下测试的精度指标，其不包括迟滞和非线性，且只适合非冷凝环境。[2]在25℃和1m/s气流的条件下，达到一阶响应63%所需要的时间。[3]在挥发性有机混合物中，数值可能会高一些。见说明书应用储存信息。[4]此数值为VDD=5.0V在温度为25℃时，2S/次，条件下的平均值。[5]低电平输出电流。[6]表示上拉电阻。广州奥松电子有限公司电话：[phone]七、I2C通信协议7.1标准I2C通信协议介绍7.1.1I2C总线简介AM2315与微控处理器的接口形式是I2C串行总线，在此简要地介绍一下I2C总线协议标准。限于篇幅，无法列出协议的全部内容，更深层次的问题，请查阅相关的信息（可参考飞利浦公司的网站进行查阅）。7.1.2I2C总线概述飞利浦（Philips）于20多年前发明了一种简单的双向二线制串行通信总线，总线被称为Inter-I2C总线。目前I2C总线已经成为业界嵌入式应用的标准解决方案，被广泛应用在各式各样基于微控器的专业、消费与电信产品中，作为控制、诊断与电源管理总线。多个符合I2C总线标准的器件都可以通过同一条I2C总线进行通信，而不需要地址译码器。I2C总线只需要由两根信号线组成，一根是串行数据线SDA，另一根是串行时钟线SCL。一般具有I2C总线的器件其SDA和SCL引脚都是漏极开路（或集电极开路）输出结构。因此实际使用时，SDA和SCL信号线都必须加上拉电阻（Rp，Pull-UpResistor）。上拉电阻一般取值3~10kΩ。因此，当总线空闲时，这两条信号线都保持高电平，几乎不消耗电流；电气兼容性好，支持各种不同电压的逻辑器件接口；不同的两根总线之间可以直接相连，不需要额外的转换电路，支持多种通信方式一主多从是最常见的通信方式。此外还支持双主机通信、多主机通信以及广播模式等等。I2C典型配置如图4所示。图4：I2C典型配置7.1.3I2C总线协议规范◎I2C总线术语定义I2C总线通过串行数据SDA和串行时钟SCL线连接到总线上，使器件间传递信息每个器件都有一个唯一的地址识别，而且都可以作为一个发送器或接收器（由器件的功能决定），器件在执行数据传输时也可以被看作是主机或从机，主机是初始化总线的数据传输并产生允许传输的时钟信号的器件。此时，任何被寻址的器件都被认为是从机。I2C总线术语定义详细见表5。◎I2C总线传送速率I2C总线的通信速率受主机控制，能快能慢。但是最高速率是有限制的，I2C总线上数据的传输速率在标准模式下最快可达100Kb/s。◎I2C总线位传输I2C总线的位传输是通过数据线SDA和时钟线SCL两线共同完成的。在时钟线SCL的高电平期间，数据线SDA为低电平表示当前传输逻辑电平“0”；在时钟线SCL的高电平期间，数据线SDA为高电平表示当前传输逻辑电平“1”。逻辑“0”（低）和“1”（高）的电平，是由VDD的相关电平决定（详细见表4AM2315直流特性表）。同时每传输一个数据位就产生一个时钟脉冲。广州奥松电子有限公司电话：[phone]：I2C总线术语的定义术语描述发送器发送数据到总线的器件接收器从总线接收数据的器件主机初始化发送产生时钟信号和终止发送的器件从机被主机寻址的器件多主机同时有多于一个主机尝试控制总线但不破坏报文仲裁是一个在有多个主机同时尝试控制总线但只允许其中一个控制总线并使报文不被破坏的过程同步两个或多个器件同步时钟信号的过程◎数据的有效性数据线SDA的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定不变。数据线SDA的高或低电平状态只有在时钟线SCL处于低电平期间才允许改变。但是在I2C总线的起始和结束时例外（详细见起始条件和停止条件）。某些其它的串行总线可能规定数据在时钟信号的边沿（上升沿或下降沿）有效，但I2C总线则是电平有效。具体时序图见图5所示。图5：I2C总线的位传输◎起始和停止条件起始条件：当SCL处于高电平期间时，SDA从高电平向低电平跳变时产生起始条件。总线在起始条件产生后便处于忙的状态。起始条件常常简记为S。停止条件：当SCL处于高电平期间时，SDA从低电平向高电平跳变时产生停止条件。总线在停止条件产生后处于空闲状态。停止条件简记为P。起始和停止条件示意图如图6所示。图6：起始和停止条件示意图◎字节传输格式I2C总线以字节为单位收发数据。传输到SDA线上的每个字节必须为8位。每次传输的字节数量不受限制。首先传输的是数据的最高位（MSB第7位），最后传输的是最低位（LSB，第0位）。另外每个字节后必须跟一个响应位（ACK）。I2C传输数据如图7所示。广州奥松电子有限公司电话：[phone]：I2C总线的数据传输◎I2C总线响应在I2C总线传输数据过程中，每传输一个字节，都要跟一个应答状态位。接收器接收数据的情况可以通过应答位来告知发送器。应答位的时钟脉冲仍由主机产生，而应答位的数据状态则遵循“谁接收谁产生”的原则，即总是由接收器产生应答位，在响应的时钟脉冲期间接收器必须将SDA线拉低，使它在这个时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平（见图8），当然必须考虑建立和保持时间（详细请查阅表6）。主机向从机发送数据时，应答位由从机产生；主机从从机接收数据时，应答位由主机产生。I2C总线标准规定：应答位为0表示接收器应答（ACK），常常简记为A；为1则表示非应答（NACK），常简记为NA。发送器发送LSB之后，应当释放SDA线（拉高SDA），以等待接收器产生应答位。如果接收器在接收完最后一个字节的数据，或者不能再接收更多的数据时，应当产生非应答信号来通知发送器。发送器如果发现接收器产生了非应答状态，则应当终止发送。图8：I2C总线的响应◎从机地址I2C总线不需要额外的地址译码器和片选信号。多个具有I2C总线接口的器件都可以连接到同一条I2C总线上，它们之间通过器件地址来区分。I2C总线的寻址过程是通常在起始条件后的第一个字节决定了主机选择哪一个从机，即7位寻址地址（另一种是10位寻址地址，有所不同，本传感器采用7位寻址地址）。第一个字节的位定义如图9所示，第一个字节的头7位组成了从机地址，最低位（LSB）是第8位。它决定了报文的方向，第一个字节的最低位（LSB）是“0”：表示主机会写信息到被选中的从机；“1”表示主机会向从机读信息。图9：起始条件后的第一个字节发送了一个地址后，系统中的每个器件都在起始条件后，将头7位与它自己的地址比较如果一样，器件会认为它被主机寻址，至于是从机接收器还是从机发送器都由R/W位决定。主机是主控器广州奥松电子有限公司电话：[phone]件，它不需要器件器件地址，其它器件都属于从机，要有器件地址。必须保证同一条I2C总线上所有从机的地址都是唯一确定的，不能有重复，否则I2C总线将不能正常工作。◎基本的数据传输格式示意图图10、图11分别给出了I2C的发送和接收数据的基本格式。应当注意的是，图11和图12情况不同的是，在图11中，主机在向从机发送最后一个字节的数据时，从机可能应答也可能非应答，但不管怎样主机都可以产生停止条件。如果主机在向从机发送数据（甚至包括从机地址在内）时检测到从机非应答，则应当及时停止传输。图10：I2C总线主机向从机发送数据基本格式图11：I2C总线主机从从机接收数据的基本格式7.2AM2315传感器I2C通信协议AM2315的串行接口为I2C总线，完全按照I2C标准协议编址，可直接挂在I2C总线上。AM2315传感器的I2C的地址（SLAVEADDRESS）为0xB8，在I2C标准总线的协议基础上，基于ModBus协议，制定了独有的通信协议，降低了传输误码率。微控器读AM2315传感器时，请严格按照AM2315传感器的I2C_ModBus通信协议及时序进行设计。7.2.1I2C接口说明AM2315数字温湿度传感器作为从机，与主机（用户微处理器）之间通迅方式采用标准I2C总线方式。为精确测量环境湿度，减少温度对湿度的影响，AM2315传感器在非工作期间，自动转为休眠状态，以降低工耗，达到降低传感器自身发热对周围环境湿度值的影响。AM2315工作模式采用被动式，即主机通