Использование шины I2C является удобным способом для организации управления датчиком SHT21 от микроконтроллера. Существует два режима взаимодействия между микроконтроллером и датчиком - Hold и No Hold Master Mode. Остановимся более подробно на режиме Hold

Рис.

Как и в любом устройстве, работающем по шине I2C с использованием ведущего (в нашем случае – это микроконтроллер) и ведомого (датчик SHT21) вначале ведущий передаёт стартовый импульс (S). Затем передаётся адрес ведомого устройства по шине I2C с режимом записи. Адрес SHT21 определён как 1000000X. Режим запись/чтение определяет бит X (0-запись, 1-чтение). Затем ведущий ожидает подтверждения от ведомого – команду АСК. После получения подтверждения, микроконтроллер выдаёт в линию команду управления или конфигурации – биты 10-17. В показанном на рис. 3 примере передаётся команда работы измерения влажности в режиме Hold. Полный список команд показан в таблице на рис.

Рис.

 Далее, согласно стандартным процедурам протокола I2C, передаётся повторный стартовый импульс (S) и адрес датчика с режимом чтения и контролем приёма подтверждения АСК. После приёма подтверждения начинается отсчёт времени измерения выбранного параметра – влажности или температуры (Measurement) . Следовательно, на это время необходимо установить нужные тайм-ауты в процессе считывания информации с датчика.
 

После измерения начинается непосредственно процесс считывания информации Сначала сохраняется содержимое старшего регистра (MSB) с передачей ведомому (от микроконтроллера к датчику) команды подтверждения АСК. Затем считывается младший байт (LSB) с выдачей подтверждения и контрольная сумма (Checksum). Так как считывание контрольной суммы является завершением процедуры чтения, то ведомому передается команда NACK, что говорит о завершении процесса считывания и стоповый бит (Р). Если контрольная сумма не нужна, то команду NACK необходимо подать вместо команды АСК в позиции 45. При этом считывание Checksum будет игнорировано. Последние два бита младшего разряда (43 и 44, рис.3) как наименее значащие при работе в 14-ти битном режиме используются для передачи статуса работы – если бит 43 равен 0-измерение температуры, если 1 – измерение влажности. Бит 44 не определён и в данном случае не используется.
 

На других режимах работы и дополнительных регистрах SHT21 останавливаться не будем - всю необходимую дополнительную информацию можно найти в даташите, а лучше на основе приведённого выше примера работы датчика, попытаемся реализовать экспериментальную схему измерителя температуры и влажности.
 

Но вначале нужно уточнить один момент. Полученные результаты измерения представляют собой 16-ти битное число, которое хранится в двух регистрах – MSB и LSB. Однако это значение необходимо подвергнуть преобразованию по определённой формуле, что бы выводимая информация соответствовала градусам в режиме измерения температуры и процентам в режиме измерения влажности.
 

Для перевода полученного значения в градусы применяется формула:
 

Для измерения влажности данная формула преобразования будет иметь несколько иной вид:

Теперь перейдём непосредственно к реализации схемы. Для экспериментов с датчиком SHT21 была использована схема с микроконтроллером16F628A и ЖКИ индикатором WH0802A (рис.5). В принципе, схема абсолютно стандартная, никаких особенностей не имеет. Некоторые вопросы возникли с организацией питания – пришлось использовать питание 5 В для ЖКИ-индикатора и питание 3,3 В для микроконтроллера и датчика. Это обусловлено тем, что максимально допустимое рабочее напряжение SHT21 составляет 3,6В. Датчик SHT21 подключается по шине I2C, которая в микроконтроллере реализована программным способом. В схеме использован кварцевый резонатор на частоту 4 МГц и внешняя RC-цепь сброса.