Измерване на температура и влажност чрез Arduino и SHT15

/*

 Описание:
 * Осъществява комуникация с SHT15 по две линии
 * Чете данни от сензора и ги превръща в стойности
   за температура и влажност
 * Извежда информацията в Serial Monitor

 Свързване:
 * Vcc  -> 5V
 * DATA -> pin8
 * SCK  -> pin9
 * GND  -> GND

 * Tihomir Trifonov (08-2011)
 * email:tisho@inbox.com

 * с подкрепата на Robotev.com

*/

//// входно/изходни пинове за микроконтролера
int dataPin = 8; // DATA
int sckPin = 9;  // SCK

//// коефиценти за изчисляване на влажността
const float C1=-2.0468; // 12 Bit
const float C2= 0.0367; // 12 Bit
const float C3=-0.0000015955; // 12 Bit
const float T1=0.01; // 12 Bit
const float T2=0.00008; // 12 Bit

//// коефиценти за изчисляване на температурата
const float D1=-40.1; // 14 Bit @ 5V
const float D2=0.01;  // 14 Bit DEGC

//////////////////// стартира сензора

void startSHT(){

  pinMode(sckPin,OUTPUT);  // задава пиновете SCK и DATA
  pinMode(dataPin,OUTPUT); // като изходни за микроконтролера

  digitalWrite(dataPin,HIGH); // DATA HIGH
  digitalWrite(sckPin,HIGH);  // SCK HIGH
  digitalWrite(dataPin,LOW);  // DATA LOW
  digitalWrite(sckPin,LOW);   // SCK LOW
  digitalWrite(sckPin,HIGH);  // SCK HIGH
  digitalWrite(dataPin,HIGH); // DATA HIGH
  digitalWrite(sckPin,LOW);   // SCK LOW
} 

//////////////////// изпраща команда към сензора

void sendCommand(byte command) { 

  pinMode(sckPin,OUTPUT);  // SCK и DATA са изходни
  pinMode(dataPin,OUTPUT); // пинове за микроконтролера

  //// изпраща байта command бит по бит, като започва от най-левия                                           
  shiftOut(dataPin, sckPin, MSBFIRST, command); 

  pinMode(dataPin,INPUT); // DATA става входен пин

  //// изчаква SHT15 да потвърди получаването на байта (ACK bit)
  while(digitalRead(dataPin) == 1); // DATA LOW
  digitalWrite(sckPin,HIGH);        // SCK HIGH 
  digitalWrite(sckPin,LOW);         // SCK LOW 
  while(digitalRead(dataPin) == 0 );// DATA HIGH

  //// изчаква SHT15 да сигнализира че е готов с измерването
  while(digitalRead(dataPin) == 1 ); //DATA LOW
}

//////////////////// чете данни от сензора

int readData() {

  int readout = 0; // съхранява стойността от сензора
  unsigned int bitmask = 0x8000; // побитова маска
  int temp; // помощна променлива

  pinMode(dataPin,INPUT); // DATA е входен, а SCK изходен
  pinMode(sckPin,OUTPUT); // пин за микроконтролера

  for(int i = 0; i < 17; i++){ // прочита два байта от сензора

    if(i != 8){ // проверява за края на първия байт   

      digitalWrite(sckPin,HIGH);   // SCK HIGH
      temp = digitalRead(dataPin); // чете бит по бит
      readout += bitmask * temp;   // образува десетична стойност
      digitalWrite(sckPin,LOW);    // SCK LOW
      bitmask = bitmask/2; }       // променя маската за всеки бит 

    else { // потвърждава получаването на първия байт (ACK bit)

      pinMode(dataPin,OUTPUT);   // DATA става изходен пин
      digitalWrite(dataPin,LOW); // DATA LOW
      digitalWrite(sckPin,HIGH); // SCK HIGH
      digitalWrite(sckPin,LOW);  // SCK LOW
      pinMode(dataPin,INPUT); }  // DATA е отново входен пин   
  }

  digitalWrite(dataPin,HIGH); // DATA HIGH

  return readout; // връща данните от сензора
}

//////////////////// измерва температурата

int getTemp() {

  startSHT(); // стартира сензора
  sendCommand(B0000011); // изпраща команда 00011
  return readData(); // връща получената стойност
}

//////////////////// измерва влажността

int getHumidity() {

  startSHT(); // стартира сензора
  sendCommand(B00000101); // изпраща команда 00101
  return readData();// връща получената стойност
}

//////////////////// начални инициализации

void setup() { 

  pinMode(dataPin,OUTPUT); // SCK и DATA са изходни
  pinMode(sckPin,OUTPUT);  // пинове за микроконтролера

  Serial.begin(9600); // стартира серийна комуникация
}

//////////////////// програмен цикъл

void loop () { 

  Serial.println("Temperature/Humidity reading...");
  delay(2000); // изчаква 2 секунди

  // прочита данните за температурата
  int temp_raw = getTemp(); 
  // пресмята температурата в градуси
  float temp_degc = (temp_raw * D2) + D1;
  // извежда стойността и в Serial Monitor
  Serial.print("Temperature: "); 
  Serial.println(temp_degc);  

  // прочита данните за влажността 
  int rh_raw = getHumidity(); 
  // преобразува данните линейно 
  float rh_lin = C3*rh_raw*rh_raw+C2*rh_raw+C1; 
  // прилага температурна компенсация
  float rh_true = (temp_degc*(T1+T2*rh_raw)+rh_lin); 
  // извежда стойността в Serial Monitor
  Serial.print("Humidity: "); 
  Serial.println(rh_true);

  Serial.println(); // разделител         
}