温湿度传感器选型对比
MCU 板子上常用的 5 颗数字温湿度传感器：AHT20、SHT30 / SHT31、SHT40、HTU21D、Si7021，都是 I²C 接口。按 I²C 地址、温度和湿度的量程与精度、供电电压、功耗、测量时间、响应时间和封装对比，每项参数都注明出处（原厂数据手册版本和章节），并链到手册站的数据手册。本站在用的是 AHT20：STM32F103VET6 + DM9000CEP 网络开发板外接 AHT20 模块，有专门的测试固件，网络全功能固件也能选配。SHT30 / SHT31、SHT40、HTU21D、Si7021 作为选型参考列出，本站暂无板子使用。DHT11 / DHT22 这类单总线型号见「怎么选」。
参数对比
| 参数 | AHT20 | SHT30 / SHT31 | SHT40 | HTU21D | Si7021-A20 |
|---|---|---|---|---|---|
| 接口 | I²C（手册：两线数字接口，标准 I²C 协议）；手册建议测量时 I²C 时钟取 10～400 kHz、采集周期大于 1 秒一次，以免自身发热 | I²C，时钟 0～1000 kHz（400 kHz 以下按 I²C Fast Mode）；支持时钟延展 | I²C，支持标准、快速和 Fast-mode Plus 模式；不支持时钟延展（测量没完成时读会回 NACK） | I²C，SCK 0～400 kHz | I²C，最高 400 kHz；转换期间可能拉住时钟（时钟延展） |
| I²C 地址 | 0x38 | 0x44（ADDR 脚接低，默认）或 0x45（ADDR 接高）；ADDR 不能悬空。运行中切换各自的 ADDR 电平，一条总线上可以接两颗以上 | 按订货型号区分：SHT40-AD1B 为 0x44，SHT40-BD1B 为 0x45；只有 SDA、SCL、VDD、VSS 4 个脚 | 0x40 | 0x40 |
| 温度量程和精度 | −40～85 ℃；精度典型 ±0.3 ℃，最大误差见手册图 3 | −40～125 ℃；精度典型：SHT30 ±0.2 ℃（0～65 ℃），SHT31 ±0.2 ℃（0～90 ℃）；最大误差见手册图 8、图 9 | −40～125 ℃；SHT40 精度典型 ±0.2 ℃，最大误差见手册图 6 | −40～125 ℃；精度典型 ±0.3 ℃（25 ℃），最大误差见手册 Graph 2 | 按温度等级：G 级（如 -GM、-GM1R）−40～85 ℃，I / Y 级（如 -IM、-YM0）−40～125 ℃；精度典型 ±0.3 ℃、最大 ±0.4 ℃（−10～85 ℃） |
| 湿度量程和精度 | 0～100 %RH（正常工作范围 0～80 %RH，超出后读数会有偏差）；精度典型 ±2 %RH（25 ℃），最大误差见手册图 2 | 0～100 %RH；精度典型：SHT30、SHT31 都是 ±2 %RH，最大误差分别见手册图 2、图 3；推荐工作范围 5～60 ℃、20～80 %RH | 0～100 %RH；SHT40 精度典型 ±1.8 %RH，最大误差见手册图 2；推荐工作范围 5～60 ℃、20～80 %RH | 0～100 %RH；精度典型 ±2 %RH（25 ℃、20～80 %RH），最大误差见手册 Graph 1；手册写 5～95 %RH 内精度最佳 | 0～100 %RH（不凝露）；精度典型 ±2 %RH、最大 ±3 %RH（0～80 %RH，30 ℃）；推荐工作范围 −10～60 ℃、20～80 %RH |
| 供电电压 | 2.2～5.5 V（典型 3.3 V）；SCL / SDA 的上拉要接到传感器的 VDD | 2.15～5.5 V（典型 3.3 V） | 1.08～3.6 V（典型 3.3 V） | 1.5～3.6 V（推荐 3 V 稳压） | 1.9～3.6 V |
| 电流 / 功耗 | 电流：休眠最大 250 nA，测量时典型 980 µA；功耗：休眠最大 0.8 µW，测量时典型 3.2 mW（手册注 5：最小 / 最大值按 VCC = 3.3 V、温度低于 60 ℃） | 单次测量模式空闲时典型 0.2 µA（25 ℃）；测量时典型 600 µA、最大 1500 µA；每秒测 1 次（低重复性、单次模式）平均 1.7 µA | 空闲典型 0.1 µA（25 ℃）；测量时典型 350 µA、最大 500 µA；每秒测 1 次的平均电流：高重复性 2.4 µA、中 1.3 µA、低 0.4 µA | 休眠典型 0.02 µA、最大 0.14 µA；测量时典型 450 µA、最大 500 µA；8 位分辨率平均功耗 2.7 µW（3 V、SCK 400 kHz、温度低于 60 ℃、占空比小于 10%） | 湿度转换时典型 150 µA、最大 180 µA；温度转换时典型 90 µA、最大 120 µA；待机典型 0.06 µA（最大 0.62 µA，−40～85 ℃） |
| 单次测量时间 | 发测量命令 0xAC 后等 80 ms 再读；上电后先等至少 100 ms | 高重复性典型 12.5 ms、最大 15 ms；中 4.5 / 6 ms；低 2.5 / 4 ms（2.4～5.5 V 供电） | 高重复性典型 6.9 ms、最大 8.2 ms；中 3.7 / 4.5 ms；低 1.3 / 1.7 ms（最大值在 −40 ℃、1.08 V 供电下测得） | 湿度 12 位典型 14 ms、最大 16 ms；温度 14 位典型 44 ms、最大 50 ms | 12 位湿度典型 10 ms、最大 12 ms；14 位温度典型 7 ms、最大 10.8 ms；测湿度会自动连带测一次温度，总时间两项相加 |
| 响应时间 | 湿度 τ63% 典型 8 s（25 ℃、1 m/s 气流）；温度 τ63% 最小 5 s、最大 30 s（随基板导热变化） | 湿度 τ63% 8 s（25 ℃、1 m/s 气流；开 ART 功能可快一倍）；温度 τ63% 大于 2 s | 湿度 τ63% 6 s（25 ℃、1 m/s 气流）；温度 τ63% 2 s | 湿度 τ63% 典型 5 s、最大 10 s（33→75 %RH，1 m/s 气流）；温度 τ63% 典型 10 s（15→45 ℃，1 m/s 气流） | 湿度 τ63% 典型 17 s（无防护盖）/ 18 s（带防护盖），1 m/s 气流；温度 τ63% 0.7 s（裸器件）/ 5.1 s（装在 Si7021-EB 板上） |
| 校验和其他功能 | 6 字节数据之后可选读 1 字节 CRC-8 校验（初值 0xFF，多项式 1 + x⁴ + x⁵ + x⁸） | 每个数据字后带 CRC-8；内部加热器（手册写只用于可信度检查）；ALERT 报警输出脚、nRESET 复位脚；可设周期测量（每秒 0.5～10 次） | 每个 16 位数据后带 CRC-8；片上加热器 200 / 110 / 20 mW 三档，每次开 1 s 或 0.1 s 后自动关，手册写可用来去除表面凝露；手册写凝露环境下功能正常 | CRC-8 校验；片上加热器约 5.5 mW（VDD = 3 V）、升温约 0.5～1.5 ℃（手册写用于功能诊断）；供电低于 2.25 V 时「End of Battery」状态位置位 | 测量结果后可选读 CRC 校验字节（x⁸ + x⁵ + x⁴ + 1，初值 0x00）；片上加热器 3.1～94.2 mA 多档；每颗有 64 位序列号；可选出厂防护盖 |
| 封装和尺寸 | 双排扁平无引脚 SMD 封装（可回流焊），底面 3 × 3 mm，高 1.0 mm | 8 脚 DFN，2.5 × 2.5 mm，高 0.9 mm | 4 脚 DFN，1.5 × 1.5 mm，高 0.54 mm | 6 脚 DFN，3 × 3 × 0.9 mm；型号带 F（HTU21DF）的贴有 PTFE 滤膜，防尘、防浸水 | 6 脚 DFN，3 × 3 mm，高 0.75 mm（典型）；带防护盖的型号（如 -GM1、-GM1R）最高 1.21 mm |
| 适合的场合 | 常规温湿度采集；3.3 V、5 V 系统都能直接供电 | 一条总线上要接两颗、要测到 125 ℃，或要周期测量、超限报警脚的场合；5 V 系统也能直接供电 | 电池供电、要低功耗的场合；板子面积紧张（表中封装最小）；只能 3.6 V 以下供电 | 3 V 系统的常规温湿度采集；有灰尘、溅水的场合可选带滤膜的 HTU21DF | 3.3 V 系统；要出厂防护盖或要测到 125 ℃ 时，按手册订货表选对应的订货型号 |
怎么选
- DHT11 / DHT22 是单总线、要按专门时序读的老型号，接法和 I²C 的 AHT20、SHT 系列不同。本站 STM32F103C8T6 双 RS-232 + RS-485 + CAN 温湿度开发板 板上有 DHT11 / DHT22 / DS18B20 单总线插座（按板上丝印；这是二次开发板，本站暂无它的固件）。
- 3.3 V 和 5 V 系统都要用、想选一颗通用的：AHT20（2.2～5.5 V）或 SHT30 / SHT31（2.15～5.5 V）。SHT40、HTU21D、Si7021 手册写的供电上限都是 3.6 V，不能直接接 5 V。
- 一条 I²C 总线要接两颗：SHT30 / SHT31 用 ADDR 脚选 0x44 / 0x45；SHT40 按订货型号分 0x44（-AD1B）和 0x45（-BD1B）。AHT20（0x38）、HTU21D（0x40）、Si7021（0x40）手册都只给了一个地址；HTU21D 和 Si7021 地址相同，放在同一条总线上会冲突。
- 电池供电、要省电：SHT40、SHT30 / SHT31 的手册直接给了每秒测 1 次的平均电流（低重复性时分别是 0.4 µA 和 1.7 µA）；HTU21D 给了 8 位分辨率的平均功耗；AHT20、Si7021 给的是休眠和测量时的电流，平均值要按自己的测量周期算。
- 要精度更高：表中湿度典型精度最好的是 SHT40（±1.8 %RH）。同系列的 SHT45（±1.5 %RH、±0.1 ℃）和 SHT35（±1.5 %RH、20～60 ℃ 时 ±0.1 ℃）在同一份手册里，没有列进表。（SHT4x 手册 §2.1 Table 1、§2.2 Table 2；SHT3x-DIS 手册 §1 Table 1、Table 2）
- 要测到 85 ℃ 以上：SHT30 / SHT31、SHT40、HTU21D 手册写到 125 ℃；Si7021 要选 I / Y 级订货型号，G 级（如 -GM1R）只到 85 ℃；AHT20 是 −40～85 ℃。
- 高湿环境里待久了湿度读数偏高：AHT20、SHT3x、SHT4x 的手册都写了长时间处在 80 %RH 以上会让湿度读数暂时偏移（约 +3 %RH），回到正常环境后会自行恢复。片上加热器的用途手册写法不同：SHT4x、Si7021 写可用来去除凝露，SHT3x 写只用于可信度检查，HTU21D 写用于功能诊断；AHT20 手册没有写加热器。（AHT20 §3.1；SHT3x-DIS §1.1、§4.10；SHT4x §2.3、§4.8；Si7021-A20 §5.5；HTU21D 第 13 页）
- 只要测温度、要多点组网，可以看单总线的 DS18B20（ADI，手册 19-7487 Rev 6）：手册写每颗有唯一的 64 位序列号，多颗可以挂在同一根 1-Wire 总线上；测温范围 −55～+125 ℃，−10～+85 ℃ 时精度 ±0.5 ℃。（DS18B20 手册 General Description、Benefits and Features）
逐颗说明
AHT20 · 奥松 Aosong
- 接口
- I²C（手册：两线数字接口，标准 I²C 协议）；手册建议测量时 I²C 时钟取 10～400 kHz、采集周期大于 1 秒一次，以免自身发热（§2 Table 3；§4.4）
- I²C 地址
- 0x38（§7.3）
- 温度量程和精度
- −40～85 ℃；精度典型 ±0.3 ℃，最大误差见手册图 3（§2 Table 2）
- 湿度量程和精度
- 0～100 %RH（正常工作范围 0～80 %RH，超出后读数会有偏差）；精度典型 ±2 %RH（25 ℃），最大误差见手册图 2（§2 Table 1 及注 1、注 3）
- 供电电压
- 2.2～5.5 V（典型 3.3 V）；SCL / SDA 的上拉要接到传感器的 VDD（§2 Table 3；§5.1；§5.3 注 1）
- 电流 / 功耗
- 电流：休眠最大 250 nA，测量时典型 980 µA；功耗：休眠最大 0.8 µW，测量时典型 3.2 mW（手册注 5：最小 / 最大值按 VCC = 3.3 V、温度低于 60 ℃）（§2 Table 3 及注 5）
- 单次测量时间
- 发测量命令 0xAC 后等 80 ms 再读；上电后先等至少 100 ms（§7.4；§7.1）
- 响应时间
- 湿度 τ63% 典型 8 s（25 ℃、1 m/s 气流）；温度 τ63% 最小 5 s、最大 30 s（随基板导热变化）（§2 Table 1 及注 2；Table 2 及注 6）
- 校验和其他功能
- 6 字节数据之后可选读 1 字节 CRC-8 校验（初值 0xFF，多项式 1 + x⁴ + x⁵ + x⁸）（§7.4）
- 封装和尺寸
- 双排扁平无引脚 SMD 封装（可回流焊），底面 3 × 3 mm，高 1.0 mm（第 1 页 Product Summary）
- 适合的场合
- 常规温湿度采集；3.3 V、5 V 系统都能直接供电
数据手册：AHT20 Data Sheet Version V1.0（2021-05）
本站用这颗芯片的板子
- STM32F103VET6 + DM9000CEP 网络开发板（外接 AHT20 模块（选配），I²C 地址 0x38，SCL = PB6、SDA = PB7，软件模拟 I²C）
- AHT20 温湿度测试（例程 v1.0.0，串口每秒打印一行温湿度）
- DM9000 网络全功能固件（v1.1.0 起可选配 AHT20，接上后自动识别、每 2 秒测一次，网页概览页显示温度和湿度）
SHT30 / SHT31 · 盛思锐 Sensirion
- 接口
- I²C，时钟 0～1000 kHz（400 kHz 以下按 I²C Fast Mode）；支持时钟延展（§3.2）
- I²C 地址
- 0x44（ADDR 脚接低，默认）或 0x45（ADDR 接高）；ADDR 不能悬空。运行中切换各自的 ADDR 电平，一条总线上可以接两颗以上（§3.4 Table 8）
- 温度量程和精度
- −40～125 ℃；精度典型：SHT30 ±0.2 ℃（0～65 ℃），SHT31 ±0.2 ℃（0～90 ℃）；最大误差见手册图 8、图 9（§1 Table 2）
- 湿度量程和精度
- 0～100 %RH；精度典型：SHT30、SHT31 都是 ±2 %RH，最大误差分别见手册图 2、图 3；推荐工作范围 5～60 ℃、20～80 %RH（§1 Table 1；§1.1）
- 供电电压
- 2.15～5.5 V（典型 3.3 V）（§2.1 Table 3）
- 电流 / 功耗
- 单次测量模式空闲时典型 0.2 µA（25 ℃）；测量时典型 600 µA、最大 1500 µA；每秒测 1 次（低重复性、单次模式）平均 1.7 µA（§2.1 Table 3）
- 单次测量时间
- 高重复性典型 12.5 ms、最大 15 ms；中 4.5 / 6 ms；低 2.5 / 4 ms（2.4～5.5 V 供电）（§2.2 Table 4）
- 响应时间
- 湿度 τ63% 8 s（25 ℃、1 m/s 气流；开 ART 功能可快一倍）；温度 τ63% 大于 2 s（§1 Table 1 及注 5、注 6；Table 2）
- 校验和其他功能
- 每个数据字后带 CRC-8；内部加热器（手册写只用于可信度检查）；ALERT 报警输出脚、nRESET 复位脚；可设周期测量（每秒 0.5～10 次）（§4.12；§4.10；§3.5；§3.6；§4.5）
- 封装和尺寸
- 8 脚 DFN，2.5 × 2.5 mm，高 0.9 mm（第 1 页 Product Summary；§5.2）
- 适合的场合
- 一条总线上要接两颗、要测到 125 ℃，或要周期测量、超限报警脚的场合；5 V 系统也能直接供电
数据手册：Datasheet SHT3x-DIS Version 7（2022-12）（SHT30 / SHT31 / SHT35 共用这一份手册，手册站挂在系列型号 SHT3X-DIS 下）
SHT40 · 盛思锐 Sensirion
- 接口
- I²C，支持标准、快速和 Fast-mode Plus 模式；不支持时钟延展（测量没完成时读会回 NACK）（§4.1）
- I²C 地址
- 按订货型号区分：SHT40-AD1B 为 0x44，SHT40-BD1B 为 0x45；只有 SDA、SCL、VDD、VSS 4 个脚（第 1 页 Products Details；§5.4；§9）
- 温度量程和精度
- −40～125 ℃；SHT40 精度典型 ±0.2 ℃，最大误差见手册图 6（§2.2 Table 2）
- 湿度量程和精度
- 0～100 %RH；SHT40 精度典型 ±1.8 %RH，最大误差见手册图 2；推荐工作范围 5～60 ℃、20～80 %RH（§2.1 Table 1；§2.3）
- 供电电压
- 1.08～3.6 V（典型 3.3 V）（§3.1 Table 3）
- 电流 / 功耗
- 空闲典型 0.1 µA（25 ℃）；测量时典型 350 µA、最大 500 µA；每秒测 1 次的平均电流：高重复性 2.4 µA、中 1.3 µA、低 0.4 µA（§3.1 Table 3）
- 单次测量时间
- 高重复性典型 6.9 ms、最大 8.2 ms；中 3.7 / 4.5 ms；低 1.3 / 1.7 ms（最大值在 −40 ℃、1.08 V 供电下测得）（§3.2 Table 4）
- 响应时间
- 湿度 τ63% 6 s（25 ℃、1 m/s 气流）；温度 τ63% 2 s（§2.1 Table 1 及注 7；§2.2 Table 2）
- 校验和其他功能
- 每个 16 位数据后带 CRC-8；片上加热器 200 / 110 / 20 mW 三档，每次开 1 s 或 0.1 s 后自动关，手册写可用来去除表面凝露；手册写凝露环境下功能正常（§4.3；§4.4 Table 7；§4.8；第 1 页 Features）
- 封装和尺寸
- 4 脚 DFN，1.5 × 1.5 mm，高 0.54 mm（第 1 页 General Description；§5.1；§5.2 Figure 9）
- 适合的场合
- 电池供电、要低功耗的场合；板子面积紧张（表中封装最小）；只能 3.6 V 以下供电
数据手册：SHT4x Datasheet Version 2（2021-07）（SHT40 / SHT41 / SHT45 共用这一份手册，手册站挂在系列型号 SHT4x 下）
HTU21D · 泰科 TE
- 接口
- I²C，SCK 0～400 kHz（第 9 页 I²C fast mode 时序表）
- I²C 地址
- 0x40（第 10 页 Sending a command）
- 温度量程和精度
- −40～125 ℃；精度典型 ±0.3 ℃（25 ℃），最大误差见手册 Graph 2（第 5 页 TEMPERATURE 表）
- 湿度量程和精度
- 0～100 %RH；精度典型 ±2 %RH（25 ℃、20～80 %RH），最大误差见手册 Graph 1；手册写 5～95 %RH 内精度最佳（第 3 页 RELATIVE HUMIDITY 表；第 4 页）
- 供电电压
- 1.5～3.6 V（推荐 3 V 稳压）（第 3 页 ELECTRICAL AND GENERAL ITEMS；第 8 页 Power Pins）
- 电流 / 功耗
- 休眠典型 0.02 µA、最大 0.14 µA；测量时典型 450 µA、最大 500 µA；8 位分辨率平均功耗 2.7 µW（3 V、SCK 400 kHz、温度低于 60 ℃、占空比小于 10%）（第 3 页 ELECTRICAL AND GENERAL ITEMS 及注 1、注 2）
- 单次测量时间
- 湿度 12 位典型 14 ms、最大 16 ms；温度 14 位典型 44 ms、最大 50 ms（第 3 页、第 5 页 Measuring Time）
- 响应时间
- 湿度 τ63% 典型 5 s、最大 10 s（33→75 %RH，1 m/s 气流）；温度 τ63% 典型 10 s（15→45 ℃，1 m/s 气流）（第 3 页、第 5 页 Response Time）
- 校验和其他功能
- CRC-8 校验；片上加热器约 5.5 mW（VDD = 3 V）、升温约 0.5～1.5 ℃（手册写用于功能诊断）；供电低于 2.25 V 时「End of Battery」状态位置位（第 14 页 CRC Checksum；第 13 页 User register；第 3 页 ELECTRICAL AND GENERAL ITEMS）
- 封装和尺寸
- 6 脚 DFN，3 × 3 × 0.9 mm；型号带 F（HTU21DF）的贴有 PTFE 滤膜，防尘、防浸水（第 1 页 DESCRIPTION；第 8 页引脚表）
- 适合的场合
- 3 V 系统的常规温湿度采集；有灰尘、溅水的场合可选带滤膜的 HTU21DF
数据手册：HTU21D(F) Sensor Datasheet HPC199_3（2013-10）（手册署名 MEAS（www.meas-spec.com），手册站按 TE 收录；同一份手册覆盖 HTU21D 和带滤膜的 HTU21DF）
Si7021-A20 · 芯科 Silicon Labs
- 接口
- I²C，最高 400 kHz；转换期间可能拉住时钟（时钟延展）（§1 Table 3 及注 2）
- I²C 地址
- 0x40（§5）
- 温度量程和精度
- 按温度等级：G 级（如 -GM、-GM1R）−40～85 ℃，I / Y 级（如 -IM、-YM0）−40～125 ℃；精度典型 ±0.3 ℃、最大 ±0.4 ℃（−10～85 ℃）（§1 Table 5；§8 Table 15）
- 湿度量程和精度
- 0～100 %RH（不凝露）；精度典型 ±2 %RH、最大 ±3 %RH（0～80 %RH，30 ℃）；推荐工作范围 −10～60 ℃、20～80 %RH（§1 Table 4 及注 1）
- 供电电压
- 1.9～3.6 V（§1 Table 1）
- 电流 / 功耗
- 湿度转换时典型 150 µA、最大 180 µA；温度转换时典型 90 µA、最大 120 µA；待机典型 0.06 µA（最大 0.62 µA，−40～85 ℃）（§1 Table 2）
- 单次测量时间
- 12 位湿度典型 10 ms、最大 12 ms；14 位温度典型 7 ms、最大 10.8 ms；测湿度会自动连带测一次温度，总时间两项相加（§1 Table 2 及注 1）
- 响应时间
- 湿度 τ63% 典型 17 s（无防护盖）/ 18 s（带防护盖），1 m/s 气流；温度 τ63% 0.7 s（裸器件）/ 5.1 s（装在 Si7021-EB 板上）（§1 Table 4、Table 5）
- 校验和其他功能
- 测量结果后可选读 CRC 校验字节（x⁸ + x⁵ + x⁴ + 1，初值 0x00）；片上加热器 3.1～94.2 mA 多档；每颗有 64 位序列号；可选出厂防护盖（§5.1；§5.5；§5.3；§8 Table 15）
- 封装和尺寸
- 6 脚 DFN，3 × 3 mm，高 0.75 mm（典型）；带防护盖的型号（如 -GM1、-GM1R）最高 1.21 mm（§9.1 Table 16；§9.2 Table 17；§8 Table 15）
- 适合的场合
- 3.3 V 系统；要出厂防护盖或要测到 125 ℃ 时，按手册订货表选对应的订货型号
数据手册：Si7021-A20 Rev. 1.2（2016-08）（手册站按订货型号收录，链接为 SI7021-A20-GM1R 页；同一份手册覆盖 Si7021-A20 的全部订货型号）
参数只取自原厂数据手册，括号里是手册章节；一份手册覆盖多个型号时（SHT30 / SHT31 / SHT35 共用 SHT3x-DIS 手册，SHT40 / SHT41 / SHT45 共用 SHT4x 手册，Si7021-A20 各订货型号的工作温度不同），以表中写明的型号为准。精度一栏写的是手册的典型值，各家对「典型」的定义不完全相同；最大误差手册用曲线图给出，这里不抄图上读数。电流、测量时间的测试条件以手册为准。不列价格（价格随时变）。信息核对于 2026-11-09。