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WF5803F Miniature Variometer Module
高精度 24 - bit Σ-Δ ADC
工作電壓 1.8 ~ 3.6 V
工作壓力范圍 10 ~ 1300 mbar
快速 I2C數字輸出接口
不銹鋼金屬圈配合密封圈密封
產品描述
WF5803F是帶有I2C總線接口的高精度氣壓計。能夠分辨出20cm高度變化。氣壓計包含一個高線性度的MEMS
壓力芯片和低功耗24位Σ-Δ ADC，ADC內有高分辨率溫度傳感器。氣壓計提供24位氣壓數據和16位溫度數據，
可以根據應用的需要優化數據的轉換速度、功耗以及精度。WF5803F幾乎能與任何微控制器接口，通信協議簡
單，不需要對內部寄存器進行編程。灌封膠保護和不銹鋼金屬圈的封裝使得傳感器具有100m的密封防水能力。
WF5803F壓力感應原理、信號處理方式以及*的封裝工藝能夠保證傳感器獲得低壓力遲滯、溫度遲滯和
高穩定性。
應用
絕壓測量系統
工業自動化
氣壓計、高度計
消費類電子
碼表
數據記錄儀
WF5803F Miniature Variometer Module
1.工作條件及電氣參數
1.1.極限工作條件
表1 極限工作條件
參數
符號
條件
小
大
單位
電源電壓
VDD
-0.3
+3.6
V
V
所有引腳電壓
過壓
VDDIO
P
所有引腳
-0.3
0
VDD+0.3
10,000
+85
hPa
°C
存儲溫度
TSTOR
ESD
-45
ESD電壓等級
人體釋放模式
±2
kV
1.2.電氣參數
除非特別聲明，VDD = 3.3V，T=25°C。
表2 參數規格
參數
符號
條件
小
典型
大
單位
°C
工作溫度范圍
TA
工作溫度
-40
25
+85
工作壓力范圍
供電電壓
P
VDD
10
1300
3.6
hPa
V
1.8
1Hz數據輸出速率，低壓
力、溫度過采樣率
壓力測量時
工作電流
IDD，LP
5.4
μA
峰值電流
Ipeak
IDDT
760
541
0.1
μA
μA
μA
溫度測量時的電流
待機電流
IDDSL
25℃
0.3
750…1100hPa
25℃
相對精度
Arel
±0.5
±4
hPa
hPa
hPa
HPa
750…1100hPa
-20…+85℃
750…1100hPa
0…+65℃
APext
壓力精度
±2.5
±1.5
750...1100hPa
at25℃
P
full
A
WF5803F Miniature Variometer Module
參數
溫度精度
電源抑制比（DC）
*穩定性
符號
條件
小
典型
大
單位
°C
@25℃
±0.8
±1.5
A
T
0…+65℃
全電壓（VDD
°C
PSSR
ΔPsta
b
）范圍
±0.005
Pa/mV
12 個月
±1.5
hPa
hPa
回流焊漂移
TBD
2.操作
2.1.工作框圖
WF5803F包含一個壓阻式 MEMS壓力芯片和一個信號調理芯片。信號調理芯片包含前端低噪聲放大器、AD
轉換器、NVM、控制單元、溫度傳感器、電源、IC通信接口。NVM存儲校準系數，能同時對零點、靈敏度和非
2
線性實現二階補償。框圖如圖1。
圖1 WF5803F工作框圖
2.2.溫度和壓力測量
通過發送0xAC 的I2C命令可獲取使用內部校準算法校準的電橋和溫度值。讀出共5個字節的電橋校準值
和溫度校準值，需要說明的是讀到的校準值是以百分比形式表示的無符號數，需要進行簡單的換算。以下將
對如何發送0xAC命令利用內部校準算法獲取校準值進行詳細的說明。
WF5803F Miniature Variometer Module
2.2.1.發送命令讀取校準值的說明
WF5803F使用 I2C總線協議與外部進行通信。默認的 7bit I2C設備地址為 0x78，后一比特表示通信的
方向，0表示主設備寫操作，1表示主設備讀操作。WF5803F始終作為I2C的從設備。
可以通過發送兩種命令來獲取校準值，分別是0xAC和0xBX。0xAC命令是用校準傳感器時定義的溫度、壓
力過采樣率來讀取數據，而0xBX則是可以通過以外部MCU設置的溫度、壓力過采樣率來讀取數據。主設備在
發送0xAC或0xBX的I2C命令與之通信時要遵照的方式是*的，現以0xAC為例說明。主設備發送0XF0（包
括7bit I2C設備地址0x78和1bit的0表示進行的是寫操作）然后跟著 1字節的I2C命令字0xAC，如圖2。
S
P
A Acknowledge
From master to slave
From slave to master
Start
Stop
N Not Acknowledge
S
0xF0
A
0xAC
A P
圖2 I2C輸入請求命令
在發送完寫指令后需要等待一段時間再發送讀指令才能夠讀取出數據。需要說明的是由于內部完成測量需
要一段時間，等待的時長取決于OTP(Address: 0x14)的[13:11]壓力過采樣率和OTP(Address: 0x14)的[15:14]
溫度過采樣率的設置。要保證寫命令和讀命令的時間間隔大于測量的時間才能夠讀出數據。需嚴格按照要求
先發送寫命令間隔一段時間后再發送讀命令，然后會讀到以下圖 3格式的數據共 6個字節依次為 1字節狀態
字，3字節電橋校準值，2字節溫度校準值。
BridgeDat A BridgeDat A
BridgeDat
[7:0]
A
TempDat
[15:8]
A
TempDat
N P
[7:0]
S
0XF1
A
Status
A
[23:16]
[15:8]
圖3 I2C讀出5字節校準后的電橋和溫度值
WF5803F的I2C接口的任何響應都由status字節開始，緊接著是數據，返回的數據內容基于前一條指令。
如果重復I2C讀指令，則將多次讀到相同的數據。
0xBX命令設置，如表3。例如，使用0xB4命令，是以8x OSR_T和8x OSR_P讀取校準的溫度和壓力數據。
WF5803F Miniature Variometer Module
表3 0xBX命令
命令 0xBX(HEX)
功能
描述
X [3] Bit
X [2:0] Bit
OSR_T,溫度 ADC過采樣率
OSR_P,壓力 ADC過采樣率
0: 8x OSR
1: 16x OSR
000: 128x OSR
001: 64x OSR
010: 32x OSR
011: 16x OSR
100: 8x OSR
101: 4x OSR
110: 2x OSR
000: 1x OSR
2.2.2.處理校準數據的說明
在發送了寫命令后等待一段時間再發送讀命令，然后會讀到 1個字節的狀態字 5個字節的校準后的電橋和
溫度值。由于返回的校準值是以百分比形式表示的無符號數需要進行簡單的換算，為方便理解以下將舉例說
明。假設讀到的校準數據如下：
0x04 0x9B 0XB0 0XC5 0x56 0xAA
其中 0x04為狀態字，0x9B 0XB0 0XC5三個字節為電橋校準值，0x56 0xAA兩個字節為溫度校準值。以下
將逐一說明。
2.2.3.狀態字
如果狀態字的Bit5為1表明近一次I2C命令所要求讀取的數據還未有效。此時需要等待一段時間。
如果狀態字的Bit5為0表明設備非忙，近一次I2C命令所要求讀取的數據已經準備好被讀取。關于狀態字
各比特的描述如表4所示。
表4 狀態字比特位描述
比特位
Bit7
Bit6
意義
描 述
保留
固定為0
1設備上電（VDDB on）；0設備掉電
上電指示 (Power
indication)
Bit5
忙閑指示(Busy indication) 1設備忙，表明近一次IC命令所要求讀取的數據還未有效。
2
如果設備忙，新的命令將不被處理。
0表明近一次IC命令所要求讀取的數據已經準備好被讀取
2
固定為0
Bit4
Bit3
保留
工作狀態 (Mode Status)
0 NOR mode
1 CMD mode
Bit2
存儲器數據完整性指示
0表示OTP存儲器數據完整性測試 (CRC)通過，
WF5803F Miniature Variometer Module
(Memory integrity/error
flag)
1表示完整性測試失敗。
對數據完整性的測試只在上電過程中(POR)計算一次，所以被寫
入的新CRC值只能在接下來的POR之后使用。
Bit1
Bit0
保留
保留
固定為0
固定為0
2.2.4.校準值的處理
2.2.4.1.三個字節壓力校準值
讀到的電橋校準值為 24bits的無符號數，是以百分比形式表示的。需要將讀到的 24bits的無符號數轉
化為十進制數后，換算成對應的百分比，再根據校準時使用的量程進行換算。
例如讀到的電橋校準值Bridge為 0x9B 0XB0 0XC5
校準時使用的量程為30~95 kPa
將Bridge轉化為二進制數
10011011 10110000 11000101
將二進制數轉化為十進制數
Bridge=2º*1+2²*1+2*1+2*1+2 *1+2 *1+2 *1+2 *1+2 *1+2 *1+2 *1+2 *1=10203333
6 7 12 13 15 16 17 19 20 23
換算成百分比，百分比在數值上等于我們換算得到的十進制數與 24bits的大值之比。由于 24bits無
符號數的大值為16777214，所以在換算百分比時可進行如下計算：
10203333/16777214*=60.817%
對應校準時的量程確定出具體的校準值，本次計算，校準時使用的量程為30~95 kPa
校準值=（95-30）*（60.817%-30%）/(70%-30%)+30=80.0776kPa
2.2.4.2.兩個字節溫度校準值
讀到的溫度校準值為 16bits的無符號數，是以百分比形式表示的。需要將讀到的 16bits的無符號數轉
化為十進制數后，換算成對應的百分比，再根據校準時使用的量程進行換算。
例如讀到的溫度校準值Temp為 0x56 0xAA
溫度的校準范圍規定為-40~+150℃
WF5803F Miniature Variometer Module
將Temp轉化為二進制數
01010110 10101010
將二進制數轉化為十進制數
Temp=2¹*1++2³*1+2*1+2*1+2*1+2 *1+2 *1+2 *1=22186
5 7 9 10 12 14
換算成百分比，百分比在數值上等于我們換算得到的十進制數與 16bits的大值之比。由于 16bits無
符號數的大值為65535，所以在換算百分比時可進行如下計算：
22186/65535*=33.854%
對應校準時的量程確定出具體的校準值
校準值=（150-（-40））*33.854%-40=24.32℃
2.2.5.讀寫指令間隔時長的計算
在發送完寫指令后需要等待一段時間再發送讀命令進行讀取，因為內部需要一段時間來完成整個測量。
這個時間的長短由OTP(Address: 0x14)的[13:11]壓力過采樣率和OTP(Address: 0x14)的[15:14]溫度過采樣
率決定。對應不同的壓力和溫度的過采樣率測量時間是可以通過計算得到的。根據表2、表3的過采樣率，再
對應表 4使用不同過采樣率的測量時間即可計算出需要等待的時間（溫度和電橋過采樣率的倍率和測量時間
的對應關系相等，計算時對照表4即可）。
例如OTP(Address: 0x14)的[13:11]壓力過采樣率設置為010（32x），OTP(Address: 0x14)的[15:14]
溫度過采樣率設置為01（16x）則對照表7發送寫命令后需要等待的測量時間為：
56ms+31ms=87ms
因此要保證讀寫指令的間隔時長大于87ms才能夠讀出校準后的數據。
表5 測量壓力時ADC的過采樣率選擇
OSR_Pressure[2:0](二進制)
OSR_P
128x過采樣率(大值)
64x過采樣率
000
001
010
011
100
101
110
32x 過采樣率
16x 過采樣率
8x 過采樣率
4x 過采樣率
2x 過采樣率
WF5803F Miniature Variometer Module
OSR_Pressure[2:0](二進制)
OSR_P
111
1x 過采樣率 (小值)
表6 測量溫度時ADC的過采樣率選擇
OSR_Temperature[15:14](二進制)
OSR_T
8x過采樣率(小值)
16x過采樣率
00
01
10
11
32x過采樣率
64x過采樣率(大值)
表7 過采樣率倍率和測量時間的關系
參數
符號
條件
小
典型
203
105
56
大
單位
過采樣率 128x
過采樣率 64x
過采樣率 32x
過采樣率 16x
過采樣率 8x
過采樣率 4x
過采樣率 2x
單次測量時間
tCONV
OSR_P
31
ms
（壓力或溫度）
19
13
10
2.2.6. I2C接口的時序
SDA
SCL
8
9
8
9
8
9
1 - 7
1 - 7
1 - 7
S
P
START
ADDRESS
R/W
ACK
DATA
ACK
DATA
ACK
STOP
condition
condition
圖4 I2C信號時序圖
START Condition
SDA由空閑高狀態轉換為低狀態，這時SCL保持高。這也能在傳輸過程中重復發送start condition，
這預示操作將會重新開始而沒有中間的停止位。
Address Bits
在*個字節傳輸過程中，前 7-bits提供設備的地址，默認為 0x78。這個地址的設備將會應答
WF5803F Miniature Variometer Module
本次通信。通過燒寫OTP的地址0x02(Slave_Addr)的內容，可以修改I2C的設備地址。
Read/Write Direction Bit
在*個字節傳輸過程中，后一比特指出通信的方向。0表示主設備寫操作，1表示主設備讀操作。
如果主設備請求讀從設備，則主設備將在后來的字節控制SDA線輸出數據。
Data Byte
所有其它的字節，除了地址和讀/寫位，在SDA上傳輸被認為是通信的數據字節。
Acknowledge or Not Acknowledge Bit
應答位用來告訴發送者字節已經接收到。設備接收到數據需要應答每個字節，包括地址字節。在這個
時刻，發送數據的總線設備停止驅動SDA線并且SDA線被拉高。不應答
做任何事。應答一個字節，接收設備需要把SDA拉低。
一個字節，接收設備不需要
一個接收從設備不需要應答，如果從設備不是尋址的設備或者設備不能處理接收的字節。主設備不應
答，如果主設備在接收中并且想結束通信。如果遇到不應答。設備傳輸數據需要產生一個停止位。
Stop Condition
SDA從低狀態轉換到高狀態，而且SCL保持高。這個結束I2C通信。
3.尺寸、引腳
WF5803F Miniature Variometer Module
圖X WF5803F 尺寸、引腳
備注：
1.所有尺寸單位為mm。
2.尺寸公差為 +/-0.1mm。
4.包裝
圖X 塑料管包裝
