DHT22(AM2302)数字温湿度传感器

温湿度模块AM2302产品手册-1-一、产品概述AM2302湿敏电容数字温湿度模块是一款含有己校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，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测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。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。每个传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在单片机中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。标准单总线接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为3引线（单总线接口）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、家电、湿度调节器、医疗、气象站、及其他相关湿度检测控制等。三、产品亮点超低能耗、传输距离远、全部自动化校准、采用电容式湿敏元件、完全互换、标准数字单总线输出、卓越的长期稳定性、采用高精度测温元件。四、单总线接口定义4.1AM2302引脚分配表1：AM2302引脚分配引脚名称描述①VDD电源(3.3V-5.5V)②SDA串行数据，双向口③NC空脚④GND地图1：AM2302引脚分配图4.2引脚说明（VDDSDAGND）AM2302的供电电压范围为3.3V-5.5V,建议供电电压为5V。数据线SDA引脚为三态结构，用于读写传感器数据。详细见单总线的通信协议说明。-2-五、传感器性能5.1相对湿度表2：AM2302相对湿度性能表参数条件mintypmax单位分辨率0.1%RH量程范围099.9%RH精度[1]25℃±2%RH重复性±0.3%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AM2302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AM2302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的条件设计。表3：AM2302直流特性。参数条件mintypmax单位供电电压3.355.5V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：AM2302相对温度性能表参数条件mintypmax单位分辨率0.1℃16bit精度±0.5±1℃量程范围-4080℃重复性±0.2℃互换性完全互换响应时间1/e(63%)10S漂移±0.3℃/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。-3-七、单总线通信（ONE-WIRE）7.1单总线典型电路微处理器与AM2302的连接典型应用电路如图4所示。单总线通信模式时，SDA上拉后与微处理器的I/O端口相连。单总线通信特殊说明：1．典型应用电路中建议连接线长度短于30米时用5.1K上拉电阻，大于30米时根据实际情况降低上拉电阻的阻值。2．使用3.3V电压供电时连接线长度不得大于100cm。否则线路压降会导致传感器供电不足，造成测量偏差。3．读取传感器最小间隔时间为2S；读取间隔时间小于2S，可能导致温湿度不准或通信不成功等情况。4．每次读出的温湿度数值是上一次测量的结果，欲获取实时数据，需连续读取两次，建议连续多次读取传感器，且每次读取传感器间隔大于2秒即可获得准确的数据。图4：AM2302单总线典型电路7.2、单总线通信协议◎单总线说明AM2302器件采用简化的单总线通信。单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换、控制均由数据线完成。设备（微处理器）通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线；单总线通常要求外接一个约5.1kΩ的上拉电阻，这样，当总线闲置时，其状态为高电平。由于它们是主从结构，只有主机呼叫传感器时，传感器才会应答，因此主机访问传感器都必须严格遵循单总线序列，如果出现序列混乱，传感器将不响应主机。◎单总线传送数据定义SDA用于微处理器与AM2302之间的通讯和同步,采用单总线数据格式，一次传送40位数据，高位先出。具体通信时序如图5所示，通信格式说明见表5。图5：AM2302单总线通信协议-4-表5：AM2302通信格式说明名称单总线格式定义起始信号微处理器把数据总线（SDA）拉低一段时间(至少800µs)[1]，通知传感器准备数据。响应信号传感器把数据总线（SDA）拉低80µs，再接高80µs以响应主机的起始信号。数据格式收到主机起始信号后，传感器一次性从数据总线（SDA）串出40位数据，高位先出湿度湿度分辨率是16Bit，高位在前；传感器串出的湿度值是实际湿度值的10倍。温度温度分辨率是16Bit，高位在前；传感器串出的温度值是实际温度值的10倍；温度最高位（Bit15）等于1表示负温度，温度最高位（Bit15）等于0表示正温度；温度除了最高位（Bit14~Bit0）表示温度值。校验位校验位＝湿度高位+湿度低位+温度高位+温度低位◎单总线数据计算示例示例一：接收到的40位数据为：0000001010010010000000010000110110100010湿度高8位湿度低8位温度高8位温度低8位校验位计算：00000010+10010010+00000001+00001101=10100010（校验位）接收数据正确：湿度：0000001010010010=0292H(十六进制)=2×256+9×16+2=658=湿度=65.8%RH温度：0000000100001101=10DH(十六进制)=1×256+0×16+13=269=温度=26.9℃◎特殊说明：当温度低于0℃时温度数据的最高位置1。示例：-10.1℃表示为1000000001100101温度：0000000001100101=0065H(十六进制)＝6×16+5=101=温度＝-10.1℃示例二：接收到的40位数据为：0000001010010010000000010000110110110010湿度高8位湿度低8位温度高8位温度低8位校验位计算：00000010+10010010+00000001+00001101=10100010≠10110010（校验错误）本次接收的数据不正确，放弃，重新接收数据。7.3单总线通信时序用户主机（MCU）发送一次起始信号（把数据总线SDA拉低至少800µs）后，AM2302从休眠模式转换到高速模式。待主机开始信号结束后，AM2302发送响应信号，从数据总线SDA串行送出40Bit的数据，先发送字节的高位；发送的数据依次为湿度高位、湿度低位、温度高位、温度低位、校验位，发送数据结束触发一次信息采集，采集结束传感器自动转入休眠模式，直到下一次通信来临。[1]详细说明见7.3-5-详细时序信号特性见表6，单总线通信时序图如图6所示。图6：AM2302单总线通信时序注：主机从AM2302读取的温湿度数据总是前一次的测量值，如两次测量间隔时间很长，请连续读两次以第二次获得的值为实时温湿度值，同时两次读取间隔时间最小为2S。表6:单总线信号特性符号参数mintypmax单位Tbe主机起始信号拉低时间0.8120mSTgo主机释放总线时间2030200µSTrel响应低电平时间758085µSTreh响应高电平时间758085µSTLOW信号“0”、“1”低电平时间485055µSTH0信号“0”高电平时间222630µSTH1信号“1”高电平时间687075µSTen传感器释放总线时间455055µS7.4外设读取步骤示例主机和传感器之间的通信可通过如下三个步骤完成读取数据。步骤一AM2302上电后（AM2302上电后要等待2S以越过不稳定状态，在此期间读取设备不能发送任何指令），测试环境温湿度数据，并记录数据，此后传感器自动转入休眠状态。AM2302的SDA数据线由上拉电阻拉高一直保持高电平，此时AM2302的SDA引脚处于输入状态，时刻检测外部信号。步骤二:微处理器的I/O设置为输出，同时输出低电平，且低电平保持时间不能小于800us，典型值是拉低1MS，然后微处理器的I/O设置为输入状态，释放总线，由于上拉电阻，微处理器的I/O即AM2302的SDA数据线也随之变高，等主机释放总线后，AM2302发送响应信号，即输出80微秒的低电平作为应答信号，紧接着输出80微秒的高电平通知外设准备接收数据，信号传输如图7所示：图7：单总线分解时序图注：为保证传感器的准确通讯，用户在读取信号时，请严格按照表6和图6中的参数和时序进行设计-6-步骤三:AM2302发送完响应后，随后由数据总线SDA连续串行输出40位数据，微处理器根据I/O电平的变化接收40位数据。位数据“0”的格式为：50微秒的低电平加26-28微秒的高电平；位数据“1”的格式为：50微秒的低电平加70微秒的高电平；位数据“0”、位数据“1”格式信号如图8所示：图8：单总线分解时序图AM2302的数据总线SDA输出40位数据后，继续输出低电平50微秒后转为输入状态，由于上拉电阻随之变为高电平。同时AM2302内部重测环境温湿度数据，并记录数据，测试记录结束，单片机自动进入休眠状态。单片机只有收到主机的起始信号后，才重新唤醒传感器，进入工作状态。7.5外设读取流程图AM2302传感器读单总线的流程图示意图如图9所示，同时我们公司还提供了C51的读取代码示例，需下载的客户，请登录我公司的网站进行相关下载，此说明书不提供代码说明。传感器上电初始化读取设备发送起始信号释放总线等待传感器响应信号读取设备连续读取40位数据数据校验固定采集时间到？更新温湿度值无响应信号有响应信号校验错误校验正确等待（固定采集周期）是否图9：单总线读取流程图-7-八、应用信息1、工作与贮存条件超出传感器建议的工作范围可能导致高达3%RH的临时性漂移信号。返回正常工作条件后，传感器会缓慢地向校准状态恢复。要加速恢复进程可参阅“恢复处理”。在非正常工作条件下长时间使用，会加速产品的老化。避免将元件长期放在结露和干燥的环境中以及以下环境。A、盐雾B、酸性或氧化气体，例如二氧化硫，盐酸推荐的存储环境温度：10~40℃湿度：60%RH以下2、暴露在化学物质中的影响电容式湿度传感器的感应层会受到化学蒸汽的干扰，化学物质在感应层中的扩散可能导致测量值漂移和灵敏度下降。在一个纯净的环境中，污染物质会缓慢地释放出去。下文所述的恢复处理将加速实现这一过程。高浓度的化学污染（如乙醇）会导致传感器感应层的彻底损坏。3、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，应尽可能保证湿度传感器在同一温度下工作。如果与释放热量的电子元件共用一个印刷线路板，在安装时应尽可能将传感器远离电子元件，并安装在热源下方，同时保持外壳的良好通风。为降低热传导，传感器与印刷电路板的其它部分铜镀层应尽可能最小，并在两者之间留出一道缝隙。4、光线影响长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射中，会使性能降低。5、恢复处理置于极限工作条件下或化学蒸汽中的传感器，通过如下处理程序，可使其恢复到校准时的状态。在45℃和