AM2320

产品手册 AM2320 一、产品概述 AM2320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。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。 2 AM2320通信方式采用单总线、标准 I C 两种通信方式。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。 2 I C 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。两种通信方式都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。两种通信方式可 自由切换，用户可自由选择，使用方便，应该领域广泛。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。 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、标准单总线数字接口、标准 I2C 总线数字接口、通信方式可自由选择。 四、外形尺寸（单位：mm） 2.54 无标注公差：±0.5mm 图1 AM2320 外形尽寸 外部接口: 1:VDD 2:SDA 3: GND 4:SCL -1 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com V1.2 产品手册 AM2320 五、传感器性能 5.1 相对湿度 5.2 温度 表 1： AM2320 相对湿度性能表 参数 min 条件 typ 0 量程范围 1 单位 25℃ 参数 %RH 99.9 重复性 %RH %RH 精度 ± 0.1 %RH 量程范围 完全互换 响应时间 2 1/e(63%) 迟滞 3 min S 互换性 ± 0.3 %RH 响应时间 >=1; } } } return crc; } 2 8.2.4 I C 通信时序 2 2 AM2320 传感器 I C 通信方式，虽然是按照标准的 I C 通信时序，但必需按照我们的通信协议及通信时 序要求，才能准确的读写传感器。请设计时严格按照通信协议及时序进行读取。 ◎ I2C读写完整时序示例 图14给出了完整的读写传感器的示例及读写时特殊时间要求 ，请严格按照特殊时间要求来读写，否则将 出现无法读取传感器或数据不正确等情况。图中的几个时序特别需注意，详细见图中的时间要求；主机通 信从开始到结束，最长时间为3Ｓ。 -12广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com V1.2 产品手册 AM2320 2 图 14： I C 读写传感器完整示例图 ◎ I2C 读写时序分解 读或写传感器，必需按以下三个步骤进行，否则将无法通信或无法读出正确的数据： 步骤一：唤醒传感器 为了降低传感器自身发热带来的湿度误差，传感器在非工作状态，处于休眠状态，因此要读传感器必 须先唤醒传感器，才能进行发送读写指令，否则传感器将不作响应。须注意的是，在唤醒传感器时，发送 的  地址，传感器不会回应ACK，但主机必须发送确认是否回ACK的时钟，即第九个SCL时钟信号。唤醒传 感器的操作为如下指令： 主机发送起始信号加起始地址后，等待一段时间（等待时间至少800μs，最大3ms；如主机是硬件  ， 则无需等待，硬件  会自动等待），然后发送停止信号。 即：起始信号+0xB8+等待(>800us)+停止信号时序图如图15所示。 图 15：唤醒传感器 步骤二：发送读指令或发送写指令 唤醒 AM2320 传感器后，就可完全按照标准的 I2C 读写时序了，最大速度支持 100Kb/s。读取温湿度示 例，如图16所示。 主机发送指令为： START+0xB8（SLA）+0x03(功能码)+0x00(起始地址)+0x04(寄存器长度)+STOP 图 16：发送读温湿度指令示例 步骤三 读返回数据或确认信号 发送读/写指令后，主机需等待至少 1.5ms，然后再发送读取时序，读取返回数据示例如图17所示；需 注意的是，你读取数据时，发完I2C地址后，需至少等待30μs以上再发送下一个串行时钟，进行读取数据， 否则通信将出现错误。 -13广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com V1.2 产品手册 AM2320 图 17：读取温湿度值示例 主机读回数据为： 0x03(功能码)+0x04(数据长度)+0x03(湿度高位)+0x39(湿度低位)+0x01(温度高位)+0x15(温度低位)+ 0xE1(CRC校验码低字节)+0xFE(CRC校验码高字节)； 因此： 0339H = 3×256+3×16+9 = 825 0115H = 1×256+1×16+5 = 277 =>湿度 = 825÷10=82.5%RH; =>温度 = 277÷10=27.7℃ 通过以上三个步骤可完成对传感器所有寄存器的读、写操作（用户可写寄存器，只有5个，即状态寄存 器，四个用户寄存器，同时，状态寄存器，只能单独写入，否则会报错）；用户在设计时，必须完全按照 以上三个步骤进行读写。 传感器发送完数据后，触发一次温湿度测量；测量完成后，记录温湿度值，此时一次通信全部完成， 传感器自动转入休眠状态；因此如长时间未读传感器，连续读取二次传感器，以第二次读回的温湿度为最 新的值（连续读取最小间隔为2S）。 8.2.5 外设读取流程图 2 AM2320 传感器读取 I C 流程图示意图如图 18 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（www.aosong.com）进行相关下载，此说明书不提供代码说明。 2 图 18：用 I C 读传感器流程图 -14广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com V1.2 产品手册 AM2320 -15广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com V1.2 产品手册 AM2320 8.3 单总线通信（ONE-WIRE） 8.3.1 单总线典型电路 微处理器与 AM2320 的连接典型应用电路如图 19 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．建议 3.3V 电压供电时连接线长度不得大于 1m。否则线路压降有可能会导致传感器通信异常。 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 19： AM2320 单总线典型电路 8.3.2、单总线通信协议 ◎单总线说明 AM2320 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 AM2320 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20所示，通信格式说明见表9。 图 20： AM2320 单总线通信协议 -16广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com V1.2 产品手册 AM2320 表 9：AM2320 通信格式说明 名 称 单总线格式定义 [1] 起始信号 微处理器把数据总线（SDA）拉低一段时间(至少 800µs) ，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 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 [1] 校验位＝湿度高位+湿度低位+温度高位+温度低位 详细说明见 7.3 ◎单总线数据计算示例 示例一：接收到的 40 位数据为： 0000 0010 1001 0010 0000 0001 0000 1101 1010 0010 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： 0000 0010+1001 0010 +0000 0001+0000 1101= 1010 0010（校验位） 接收数据正确： 湿度：0000 0010 1001 0010 = 0292H (十六进制)= 2×256 + 9×16 + 2 = 658 => 湿度 = 65.8%RH 温度：0000 0001 0000 1101 = 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 1 000 0000 0110 0101 温度：0000 0000 0110 0101 = 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： 0000 0010 1001 0010 0000 0001 0000 1101 1011 0010 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： 0000 0010+1001 0010 +0000 0001+0000 1101= 1010 0010 ≠ 1011 0010 （校验错误） 本次接收的数据不正确，放弃，重新接收数据。 8.3.3 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，AM2320从休眠模式转换到高 速模式。待主机开始信号结束后，AM2320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。 -17广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com V1.2 产品手册 AM2320 详细时序信号特性见表10，单总线通信时序图如图21所示。 图 21：AM2320 单总线通信时序 注：主机从AM2320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 10: 单总线信号特性 符号 参数 min typ max 单位 Tbe 主机起始信号拉低时间 0.8 1 20 mS Tgo 主机释放总线时间 20 30 200 µS Trel 响应低电平时间 75 80 85 µS Treh 响应高电平时间 75 80 85 µS 注：为保证传感器的准 TLOW 信号“0” 、“1”低电平时间 48 50 55 µS 确通讯，用户在读取信 TH0 信号“0”高电平时间 22 26 30 µS 号时，请严格按照 表 TH1 信号“1”高电平时间 68 70 75 µS 10 和图 21 中的参数 Ten 传感器释放总线时间 45 50 55 µS 和时序进行设计 8.3.4 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 AM2320上电后（AM2320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。AM2320的SDA数据线由上拉电阻拉高一 直保持高电平，此时AM2320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AM2320的SDA数据线也随 之变高，等主机释放总线后，AM2320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22所示： 图 22：单总线分解时序图 -18广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com V1.2 产品手册 AM2320 步骤三 : AM2320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 23 所示： 图 23：单总线分解时序图 AM2320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AM2320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。 8.3.5 外设读取流程图 AM2320传感器读单总线的流程图示意图如图24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（www.aosong.com）进行相关下载，此说明书不提供代码说明。 图 24：单总线读取流程图 -19广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com V1.2 产品手册 AM2320 九、应用信息 1、工作与贮存条件 出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过程。 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其它部分的铜镀层应 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70%RH的湿度条件下保持5小时以上。 6、配线注意事项 信号线材质量会影响通讯距离和通讯质量,推荐使用高质量屏蔽线。 7、焊接信息 手动焊接，在最高300℃的温度条件下接触时间须少于3秒。 本产品禁止使用回流焊、波峰焊进行焊接。 8、产品升级 具体请咨询我公司技术部门。 -20广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com V1.2 产品手册 AM2320 十、许可证协议 未经版权持有人的事先书面许可，不得以任何形式或者任何手段，无论是电子的还是机械的（其中包 括影印），对本手册任何部分进行复制，也不得将其内容传达给第三方。本说明手册内容如有变更，恕不 另行通知。 奥松电子有限公司和第三方拥有软件的所有权，用户只有在签订了合同或软件使用许可证后方可使用。 十一、警告及人身伤害 勿将本产品应用于安全保护装置或急停设备上，以及由于该产品故障可能导致人身伤害的任何其它应 用中。不得应用本产品除非有特别的目的或有使用授权。在安装、处理、使用或维护该产品前要参考产品 数据表及应用指南。如不遵从此建议，对可能导致的死亡或严重的人身伤害，本公司将不承担由此产生的 人身伤害及死亡的所有赔偿，并且免除由此对公司管理者和雇员以及附属代理商、分销商等可能产生的任 何索赔要求，包括：各种成本费用、赔偿费用、律师费用等等。 十二、品质保证 本公司对其产品的直接购买者提供为期12个月(一年)的质量保证(自发货之日起计算)。以公司出版的 该产品的数据手册的技术规格为准。如果在保质期内，产品被证质量实有缺陷，公司将提供免费的维修或 更换。用户需满足下述条件： 1 该产品在发现缺陷14天内书面通知公司； 2 该产品应由购买者付费寄回到公司； 3 该产品应在保质期内。 本公司只对那些应用在符合该产品技术条件的场合而产生缺陷的产品负责。公司对其产品应用在那些 特殊的应用场合不做任何的保证、担保或是书面陈述。同时公司对其产品应用到产品或是电路中的可靠性 也不做任何承诺。 -21 广州奥松电子有限公司 电话：400-630-5378 www.aosong.com V1.2