温湿度传感器Si7001在家庭数据采集系统中的应用

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前言
         
          随着生活水平的提高，家具智能化的需求逐步显现，温度、湿度等数据采集的应用也开始显现出越来越大的市场潜力。本文中，通过Silicon Labs的Si7001温湿度传感器，C8051F985低功耗MCU，CP2403 LCD驱动，和LCD显示器构建一个用于家庭等温度、湿度数据采集的系统，该系统主要用于方便、及时的获取室内、外的温度、湿度等数据(也可和其他传感器集成扩展数据采集应用范围)。
         
        ●家庭数据采集系统的工作原理
         
        本文使用的Si7001温湿度传感器，C8051F985低功耗处理器，CP2403 LCD驱动，都具有I2C通信接口，可做成模块，只需要选用自己的LCD显示器即可。
         
        典型应用如下：
         
        室内、室外各放置2个Si7001温湿度传感器(以下简称采集节点)，定时唤醒采集温度、湿度原始数据，经过Si7001内部的AD转换器，和出厂校准的原始数据处理，转换成温、湿度最终数据，经由I2C总线传递到低功耗处理器C8051F985处理。C8051F985低功耗处理器决定启用哪个采集节点，以此降低功耗，并控制CP2403 LCD驱动，将数据最终显示LCD显示器上。
         
          ●家庭数据采集系统的性能
         
        - 各节点功耗
         
        ①Si7001的功耗
         
        Si7001湿度测量周期内典型的电流为240μA，温度测量周期内典型的电流为320μA，睡眠电流0.2uA，每分钟进行一次温、湿度测量的平均功耗仅为1μA。
         
        ②C8051F985的功耗
         
        C8051F985睡眠电流10nA，工作电流150uA/MHz
         
        ③CP2403的功耗。
         
        睡眠电流0.02μA，工作电流＜3μA。以每分钟测量一次，工作频率4MHz进行计算，平均功耗为不超过15μA，非常适合电池供电。
         
        -数据采集范围
         
        Si7001的温度测量范围是－40～85℃，在25℃时的精度是±0.5℃。推荐的湿度测量范围是5～90%RH，在20%～80% RH条件下精度为2～3%RH。
         
        以家庭应用为例：可在室外布置一个数据采集节点，用于监控室外温、湿度；在室内客厅、卧室布置2个节点，用于室内温、湿度测量与自动调节。
         
        -扩展性
          家庭数据采集系统一般还包括：烟雾传感器，火情报警器，防盗报警器等，通过通用的I2C总线，选用更强大的处理器，即可实现与其他传感器的集成与扩展，方便布置，降低成本。
         
        ●Si7001的特性：
         
        Si7001/2是数字相对湿度、温度传感器。集成了ADC，信号处理，数据校准，I2C接口于一身。
         
        Si7001/2在出厂时都经过温度和湿度校准，并将校准数据存储在NVM中，不再需要进行软件上校准和改变。专利的工业标准CMOS低K介质传感器确保SI7001/2具有良好的长期稳定性、对污染物很低的失真和延迟。
         
        Si7001/2具有的低功耗，高精度，已校准和稳定性是温度、湿度和露点等宽范围应用的理想产品。适用于高精度医疗，仪器，高可靠性的汽车和工业系统，环境传感器，价格敏感的白色家电等。
         
        总结
         
        以上简单讲述了用SI7001温湿度传感器，C8051F985低功耗MCU处理器，CP2403 LCD控制器，LCD显示器等构成家庭数据采集节点和显示控制系统，具有功耗低，使用方便(电池供电)，可扩展等优点，非常适合家庭，库房，病房等应用场合的环境参数监控。