AHS01IB

产品手册 AHS01IB 绝对湿度传感器 产品手册 AHS01IB 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com v1.3-20190925 -0- 产品手册 AHS01IB 更多详情请登陆：www.aosong.com 文档修改记录 日期 版本 修改内容 2018-03-16 V1.0 初版 2018-06-29 V1.1 更改通信协议 2019-04-28 V1.2 增加开启与关闭校准指令 2019-09-25 V1.3 优化开启与关闭校准指令逻辑,优化产品尺寸图 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com v1.3-20190925 -1- 产品手册 AHS01IB AHS01IB 通信方式采用 I2C 数字通信 特性  5V 工作电压  工作温度范围-5～+150℃（仅湿度检测部 分）  出厂经过完全标定校准  I2C 数字接口通信  低功耗:120mW(最高)  无零位漂移  可用于微波炉,烤箱，烘衣机等高温高湿环 方式，超小的体积、极低的功耗，使其成为 各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳 选择。AHS01IB 工作电压为 5V，该器件可为 各类常见应用场景提供低成本和低功耗优 势，绝对传感器均在高精度的恒温恒湿腔室 中进行出厂校准，直接输出检测到的环境湿 度信号，用户不需要再进行信号二次处理， 便可得到准确的湿度信息，降低用户使用成 本，方便用户的二次开发。 境  超长使用寿命  高耐污染能力 应用范围  滞后误差小 微波炉湿度控制、烘衣机湿度检测、烤箱 智能控湿、工业测量、空调控湿、理化仪器、 产品概述 蒸汽浴室等现场的湿度检测。 AHS01IB 是一款超高响应速度，耐高 温，高精度，完全校准的绝对湿度传感器。 现代化的制作工艺，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 湿度检测传感器和一个高性能集成 24 位 AD 采集的 CMOS 微处理器相连接。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。整机集成度高，非常适合于 高质量、大规模生产的要求,是用户理想的 选择，便于合作厂商的 OEM 应用。 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com v1.3-20190925 -2- 产品手册 AHS01IB 目录 一、传感器性能 ....................................................................................................................................................... - 4 二、传感器电气特性 ............................................................................................................................................... - 4 三、传感器极限额定值 ........................................................................................................................................... - 5 四、传感器通信 ....................................................................................................................................................... - 5 4.1 I2C 总线概述 ........................................................................................................................................... - 5 4.2 I2C 总线协议规范 ................................................................................................................................... - 5 4.3 I2C 通信接口特征与时序 ........................................................................................................................ - 9 4.4 I2C 通信 .................................................................................................................................................. - 10 4.5 测量开始指令 ......................................................................................................................................... - 10 4.6 传感器状态寄存器 ................................................................................................................................. - 11 4.7 湿度数据采集 ......................................................................................................................................... - 11 4.8 开启校准指令 ......................................................................................................................................... - 12 4.9 关闭校准指令 ......................................................................................................................................... - 12 4.10 测量结束指令 ....................................................................................................................................... - 12 4.11 读取设备型号 ....................................................................................................................................... - 13 4.12 读取模块版本号 ................................................................................................................................... - 13 4.13 设备 ID 查询 ......................................................................................................................................... - 14 4.14 AHS01IB 传感器 I2C 寄存器定义 ........................................................................................................ - 14 4.15 AHS01IB 传感器 CRC 计算例程 ............................................................................................................ - 15 4.16 模块应用 ............................................................................................................................................... - 15 五、引脚定义.......................................................................................................................................................... - 16 六、传感器典型电路 ............................................................................................................................................. - 17 七、外形尺寸（单位：mm） ................................................................................................................................. - 17 八、注意事项.......................................................................................................................................................... - 18 8.1 上电稳定 ............................................................................................................................................... - 18 8.2 传感器的安装 ....................................................................................................................................... - 18 8.3 温度补偿 ............................................................................................................................................... - 18 8.4 ESD.......................................................................................................................................................... - 18 8.5 I2C 通信 ................................................................................................................................................ - 19 九、精度声明.......................................................................................................................................................... - 19 十、可追溯性.......................................................................................................................................................... - 19 十一、包装规格 ..................................................................................................................................................... - 20 十二、许可证协议 ................................................................................................................................................. - 20 十三、警告及人身伤害 ......................................................................................................................................... - 21 十四、品质保证 ..................................................................................................................................................... - 21 - 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com v1.3-20190925 -3- 产品手册 AHS01IB 一、传感器性能 1.1 精度参数 表 1： AHS01IB 绝对湿度性能表 参数 条件 TYP 单位 量程范围 1 标准大气压下 0～∞ 真实值 输出特性 +60℃,30%RH 至 +60℃, 60%RH 变化量 900～1300 真实值 重复性 1 标准大气压下 ±5%(@+60℃,30%RH) 真实值 稳定时间 上电后 8±5 秒 湿度响应时间 90%响应 12±5 秒 1.2 工作范围 表 2： AHS01IB 传感器工作范围 参数 条件 TYP 单位 探头工作温度 Tsensor -5～+150 ℃ 信号处理单元工 作温度 Twork -20～+85 ℃ 存储温度 Tstor -20～+85 ℃ 存储湿度 Hstor 20%～60% RH 二、传感器电气特性 电气特性，如休眠功耗，测量功耗等，都取决于电源。表 3 详细说明了 AHS01IB 的电气特性，若没 有标明，则表示供电电压为 5V。若想使传感器获得最佳效果，使用时请严格遵照表 4 的条件。 表 3： AHS01IB 电气特性 参数 条件 MIN 通信方式 供电电压 I2C 工作电平 MAX 单位 I2C VDD 4.75 5 5.25 V 高电平 4 - VDD V 低电平 GND - 0.8 V 采样周期 功耗 TYP 500 ms 测量 23 待机 1 I2C 通信速率 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com 100 30 mA mA 400 v1.3-20190925 Kb/s -4- 产品手册 AHS01IB 三、传感器极限额定值 表 4： 参数极限值 参数 条件 MIN 电源电压 VDD 设备存放温度 TSTOR TYP MAX 单位 -0.3 5.5 V -20 85 ℃ 注:工作范围超出以上参数,会对设备造成一定程度不可逆的损害. 四、传感器通信 AHS01IB 传感器采用标准 I2C 通信协议，适应多种设备,协议使用两根数据线:串行数据总线(SDA)与串 行时间总线(SCL)，两根数据线需要接上拉电阻到 VDD。多个传感器设备可以共享总线;但是只能有一个主机 设备可以出现在总线上，传感器 I2C 地址为 0x15，I2C 读取指令为 0x2B，I2C 写入指令为 0x2A。 如果 SCL 和 DATA 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 或 GND 的电源信号，将信号线进行隔开处理或者使用屏蔽电缆等。此外，通过降低 SCL 频率也可能提高信号传输的完整性。传感器需要引线出去，那么应该在电源正负极的引脚之间加一个 100nF 的去藕电容，用于滤波。此电容应尽量靠近传感器。 4.1 I2C 总线概述 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-Up Resistor） 。上拉电阻一般取值3~10 kΩ。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。 2 I C典型配置如图5所示。 2 图1：I C典型配置 4.2 I2C 总线协议规范 2 ◎ I C 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 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com v1.3-20190925 -5- 产品手册 AHS01IB 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。 2 ◎ I C 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3 AHS01IB 直流特性表） 。同时每传输一个数据位就产生一个时钟脉冲。 表 5：I2C 总线术语的定义 术 语 描 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 述 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6所示。 图 2：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 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com v1.3-20190925 -6- 产品手册 AHS01IB 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7所示。 图 3：起始和停止条件示意图 ◎ 字节传输格式 2 I C 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 2 字节后必须跟一个响应位（ACK）。I C传输数据如图8所示。 图 4： I2C 总线的数据传输 2 ◎ I C 总线响应 2 在I C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9）， 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。 2 I C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。 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com v1.3-20190925 -7- 产品手册 AHS01IB 图 5： I2C 总线的响应 ◎ 从机地址 2 2 I C总线不需要额外的地址译码器和片选信号。多个具有I C总线接口的器件都可以连接到同一条 2 2 I C总线上，它们之间通过器件地址来区分。I C 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10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 6：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 2 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I C总线上所有 2 从机的地址都是唯一确定的，不能有重复，否则I C总线将不能正常工作。 ◎ 基本的数据传输格式示意图 图11、图12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 7： I2C 总线主机向从机发送数据基本格式 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com v1.3-20190925 -8- 产品手册 AHS01IB 图 8： I2C 总线主机从从机接收数据的基本格式 4.3 I2C 通信接口特征与时序 在 I2C 总线中，AHS01IB 传感器作为从机设备支持最高至 400kHz 比特率的通讯速率。当主机发送起始信 号(低电平)时,传感器开始通信,当主机发送停止信号(高电平)时,当次通信结束,起始与终止信号只有在 SCL 为高电平时有效。 图 9：I2C 时序 表 6：I2C 参数 参数 I2C 时钟频率 起始信号时间 SCL 时钟高电平宽度 SCL 时钟低电平宽度 相对于 SCL 边缘开始条件设置时间 数据保存时间相对于 SCL SDA 边缘 数据设置时间相对于 SCL SDA 边缘 在 SCL 停止条件设置时间 停止条件和启动条件之间总线空闲时间 条件 fSCL tHDSTA tHIGH tLOW tSUSTA tHDDAT tSUDAT tSUSTO tBUS MIN 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com TYP MAX 单位 400 0.8 KHz μs 0.6 μs 0.6 μs 0.1 μs 10 0 0.5 μs 1 μs 0.1 μs 1 μs v1.3-20190925 -9- 产品手册 AHS01IB 4.4 I2C 通信 当主机发起起始信号,并且 SCL 总线的操作方式满足上述时间参数条件后,传感器将开始通信,命令或者 数据总是在 SCL 为上升沿时发送,直到传感器收到了主机发送的停止信号后结束通信。 在起始信号发送完成后,主机发送 8 位读写指令,包含高 7 位地址,加上第 8 位的读(1)/写(0),读写指令 将直接决定数据的传输方向。发送读取指令 0X2B 时,表示主机读取从机数据,发送写入指令 0X2A 时,表示主 机写入传感器数据。 后续传感器读写数据的通信单元包括 8 位数据位,与 1 位响应位,当响应位为 0(低电平)时为通信的 ACK(数据响应),响应位为 1(高电平)时为 NACK(数据无响应)。当从机收到主机发送的 ACK 信号后才会发送 下一个数据单元,或者当主机发送停止信号后,本次通信将被终止。 4.5 测量开始指令 AHS01IB 一直处于等待主机发送测量采集开始命令状态。传感器内部 CPU 此时可以解析其余指令，但其 余指令无法开始数据采集。 主机发送采集开始命令后即可唤醒 AHS01IB 进行自检并周期采集数据，同时传感器会在收到指令后自 校准,输出校准后的信号为 1500,测量开始指令定义如下： 命令 测量开始指令 条件 十六进制代码 命令高位 0x06 命令低位 0x01 传感器采集数据时，内部的 CPU 会对采集到的湿度数据进行计算，内部算法对数据进行校正处理；在 采集结束后，传感器的输出寄存器会将数据进行更新，湿度数据的长度为 16 位。 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com v1.3-20190925 - 10 - 产品手册 AHS01IB 4.6 传感器状态寄存器 状态寄存器包含传感器状态位(bit15:14)与保留的数据位(bit13:0)，具体定义如下。 命令 查询传感 器状态 条件 十六进制代码 位置 定义 命令高位 0x0F Bit15:14 00:传感器待检 01:传感器正常 10:传感器异常 命令低位 0x02 Bit13:0 保留 模块在收到测量开始指令时，会将传感器的状态寄存器进行清空，并自动打开 Sensor 部分电源，开始 传感器自检，自检完成后会将传感器的自检结果写入传感器状态寄存器中；在完成自检后，如果传感器正 常，模块会自动进行零位校准，并自动开始周期性的传感器数据采集。 4.7 湿度数据采集 在绝对湿度传感器模块自检后，会以 500ms 为周期进行数据采集，在一次测量周期结束时,数据输出寄 存器将被刷新。湿度采集指令定义如下 命令 湿度采集 条件 十六进制代码 位置 命令高位 0x00 Bit15:8 传感器数据高位 命令低位 0x02 Bit7:0 传感器数据低位 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com 定义 v1.3-20190925 - 11 - 产品手册 AHS01IB 4.8 开启校准指令 当用户需要校准模块时，可以通过发送以下指令进行传感器输出校准，校准值默认为 1500，即发送校 准指令后，传感器会由当前的湿度值变为真实值 1500，开启校准指令定义如下 命令 测量停止指令 条件 十六进制代码 命令高位 0x06 命令低位 0x17 4.9 关闭校准指令 当用户不需要校准模块时，可以通过发送以下指令关闭传感器输出校准，传感器会恢复为原始值，关 闭校准指令定义如下 命令 测量停止指令 条件 十六进制代码 命令高位 0x07 命令低位 0x17 4.10 测量结束指令 当用户不需要模块进行工作时，可以通过测量结束指令来切断传感器供电，CPU 会停止对湿度的采集并 进入低功耗的等待模式。湿度采集指令定义如下 命令 测量停止指令 条件 十六进制代码 命令高位 0x07 命令低位 0x01 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com v1.3-20190925 - 12 - 产品手册 AHS01IB 4.11 读取设备型号 读取设备型号读取指令定义如下 命令 测量停止指令 条件 十六进制代码 命令高位 0x08 命令低位 0x02 条件 十六进制代码 命令高位 0x0A 命令低位 0x01 4.12 读取模块版本号 模块版本号读取指令定义如下 命令 测量停止指令 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com v1.3-20190925 - 13 - 产品手册 AHS01IB 4.13 设备 ID 查询 每个绝对湿度模块出厂会有唯一的 ID，长度为 32bit，设备 ID 查询指令定义如下： 命令 条件 十六进制代 码 命令高位 0x0B 命令低位 0x04 设备 ID 查 询 位置 定义 Bit31:24 ID 号第一字节 Bit23:16 ID 号第二字节 Bit15:8 ID 号第三字节 Bit7:0 ID 号第四字节 4.14 AHS01IB 传感器 I2C 寄存器定义 读传感器帧格式: 主机帧格式： (SLA+W )+起始地址+寄存器个数+(SLA+R )+delay+返回数据+CRC8 写传感器帧格式: 主机帧格式： (SLA+W )+起始地址+寄存器个数+(SLA+W )+写入数据+CRC8 传感器寄存器列表: 寄存器信息 地址 寄存器信息 地址 寄存器信息 地址 寄存器信息 地址 湿度高位 0x00 设备型号高位 0x08 状态寄存器低位 0x10 保留 0x18 湿度低位 0x01 设备型号低位 0x09 保留 0x11 保留 0x19 保留 0x02 版本号 0x0A 保留 0x12 保留 0x1A 保留 0x03 设备 ID(24-31) Bit 0x0B 保留 0x13 保留 0x1B 保留 0x04 设备 ID(16-23) Bit 0x0C 保留 0x14 保留 0x1C 保留 0x05 设备 ID(8 - 15) Bit 0x0D 保留 0x15 保留 0x1D 开始采集 0x06 设备 ID(0 - 7) Bit 0x0E 保留 0x16 保留 0x1E 停止采集 0x07 状态寄存器高位 0x0F 保留 0x17 保留 0x1F 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com v1.3-20190925 - 14 - 产品手册 AHS01IB 4.15 AHS01IB 传感器 CRC 计算例程 AHS01IB 传感器 CRC 校验采用 CRC8，初始值为 0XFF,多项式为 0x31 (x8 + x5 + x4 + 1),具体请看下 面代码 //************************************************************** //函数名称：Calc_CRC8 //功能 ：CRC8 计算，初值：0xFF，多项式：0x31(x8 + x5 + x4 +1 ) //参数 ：u8 *data：CRC 效验第一个数；u8 Num：CRC 效验数据长度 //返回 ：crc：计算出的 crc8 的值 //************************************************************** u8 Calc_CRC8(u8 *data, u8 Num) { u8 bit,byte,crc=0xFF; for(byte=0; byte0;--bit) { if(crc&0x80) crc=(crc