摘要： 为了提高测氡仪温湿度测量的精度及实时性，提出了数字式温湿度传感器SHT15在测氡仪中的应用方案。首先介绍了数字式温湿度传感器SHT15的基本特点、工作原理、内部结构，测量分辨率和测量范围，操作命令及启动时序，同时给出了 SHT15温湿度传感器在嵌入式系统中的应用，利用SHT15与S3C2440A微控制器组成了测氡仪的温湿度测控系统，并详细介绍了硬件电路设计，软件设计及温湿度、露点的计算方法。实验结果表明，与传统的模拟式温度和湿度传感器相比，基于SHT15的测氡仪温湿度测控系统具有电路结构简单、实时性强、精度高、稳定性好等特点。

氡及其子体的测量是一个涵盖智能仪器、核辐射探测、核技术应用、环境*价、工业计量、工业自动化、计算机通信与软件等多领域的问题。然而氡及其子体浓度受温湿度的影响很大，因此温湿度的测量对于测氡仪来说是非常重要的。传统的模拟式温湿度传感器一般都要涉及信号调理电路并需要经过复杂的校准和标定过程，所以测量精度难以保证。由某公司生产的SHT15单芯片传感器，是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，应用专利的工业COMS过程微加工技术（CMOSens），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1个电容式聚合体测湿元件和1个能隙式测温元件，并与1个14位的A／D转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。因此，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点。系统采用S3C2440A作为微控制器，S3C2440A采用ARM920T内核，提供了一套完整的通用系统外设，有130个多功能输入／输出端口，所以在设计时直接利用S3C2440A的通用I／O口来模拟通信时序控制SHT15，整个电路设计简单。

1 SHT15简介

1.1 SHT15性能特点

SHT15是瑞士Sensirion公司推出的一款数字温湿度传感器芯片。该芯片广泛应用于暖通空调、汽车、消费电子、自动控制等领域。其主要特点如下：

1）将温湿度感测、信号变换、A／D转换和I2C总线接口等功能集成到一个芯片上；

2）提供两线数字串行接口SCK和DATA，并支持CRC传输校验；

3）测量精度可编程调节，内置A／D转换器；

4）提供温度补偿和湿度测量值以及高质量的露点计算功能；

5）由于采用了CMOSensTM技术，可浸入水中进行测量。

1.2 SHT15性能参数

SHT15的性能参数如下：

1）湿度测量范围：0～100％RH；2）温度测量范围：-40～+123.8℃；3）湿度测量精度：±2.0％RH；4）温度测量精度：±0.3℃；5）响应时间：8 s（tau63％）；6）可完全浸没。

由于该款温湿度传感器具有高精度，并能浸入水中测量等特点，而所设计的测氡仪要求具有测量土壤、大气，水中氡浓度的功能，因此采用该款温湿度传感器完全满足要求。

1.3 SHT15内部结构及工作原理

数字式温湿度传感器SHT15是8引脚SMD（LCC）表面贴片封装形式，如图1所示。其中引脚1接地，引脚4接电源，工作电压为2.4～5.5 VDC，为了达到传感器的最高精确度，供电电压为3.3 V为宜。引脚2为数据线，引脚3为时钟线，引脚5～8为空管脚。

图1 SHT15引脚图

数字式温湿度传感器SHT15将温度感测、湿度感测、信号变换、A／D转换和加热器等功能集成到一个芯片上，其内部结构如图2所示。

图2 SHT15内部结构