代码收藏家技术教程 2024-12-10

学习STM32的温湿度传感器

温湿度传感器是一种常见的传感器，可以用来测量环境的温度和湿度。在STM32开发板上使用温湿度传感器需要先了解传感器的工作原理和使用方法，然后通过编写代码来实现数据的读取和显示。

本文将分为以下几个部分来讲解学习STM32温湿度传感器的内容：

温湿度传感器的工作原理和接口介绍
STM32开发环境的搭建和准备工作
温湿度传感器的驱动程序编写
温湿度数据的读取和显示
实验结果和总结
温湿度传感器的工作原理和接口介绍

温湿度传感器一般采用电容式测量原理来测量环境的温度和湿度。传感器内部有一个电容元件，通过测量电容的变化来获取温度和湿度的数值。

温湿度传感器一般通过数字接口（如I2C或SPI）与MCU连接。在本文中，我们将使用I2C接口来与STM32连接。

STM32开发环境的搭建和准备工作

在开始编写代码之前，我们需要搭建好STM32的开发环境，并准备好相应的硬件和软件工具。

首先，我们需要选择一个合适的STM32开发板，如STM32F4 Discovery或STM32F103C8T6开发板。然后，需要下载安装相应的开发工具，如Keil或STM32CubeIDE。

在搭建好开发环境后，我们需要连接温湿度传感器到STM32开发板。一般来说，传感器的引脚连接到相应的STM32引脚即可。在本文中，我们将使用I2C接口，需要连接传感器的SDA引脚到STM32的SDA引脚，SCL引脚到STM32的SCL引脚。

温湿度传感器的驱动程序编写

接下来，我们将编写温湿度传感器的驱动程序。首先，需要在代码中包含相应的头文件和定义相关的变量。

#include "stm32f4xx.h"
#include "stdio.h"

#define I2C_SCL_PIN  GPIO_Pin_6
#define I2C_SCL_PORT GPIOB

#define I2C_SDA_PIN  GPIO_Pin_7
#define I2C_SDA_PORT GPIOB

#define SHT_ADDR     0x80

void I2C_Init(void);
void I2C_Start(void);
void I2C_Stop(void);
void I2C_Write(uint8_t data);
uint8_t I2C_Read(uint8_t ack);
void SHT_ReadData(uint16_t* humidity, int16_t* temperature);

接下来，我们需要实现I2C_Init函数来初始化I2C接口。

void I2C_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);

    GPIO_PinAFConfig(I2C_SCL_PORT, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_I2C1);
    GPIO_PinAFConfig(I2C_SDA_PORT, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_I2C1);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = I2C_SCL_PIN | I2C_SDA_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
    GPIO_Init(I2C_SCL_PORT, &GPIO_InitStructure);

    I2C_DeInit(I2C1);
    I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
    I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
    I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;
    I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
    I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 400000;

    I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
    I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);
}

接下来，我们需要实现I2C_Start和I2C_Stop函数来控制I2C的起始和停止条件。

void I2C_Start(void)
{
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
}

void I2C_Stop(void)
{
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
}

然后，我们需要实现I2C_Write和I2C_Read函数来进行数据的写入和读取。

void I2C_Write(uint8_t data)
{
    I2C_SendData(I2C1, data);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING));
}

uint8_t I2C_Read(uint8_t ack)
{
    uint8_t data;

    if (ack)
    {
        I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);
    }
    else
    {
        I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);
    }

    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));

    data = I2C_ReceiveData(I2C1);

    return data;
}

最后，我们需要实现SHT_ReadData函数来读取温湿度传感器的数据。

void SHT_ReadData(uint16_t* humidity, int16_t* temperature)
{
    uint8_t data[4];

    I2C_Start();
    I2C_Write(SHT_ADDR | I2C_Direction_Transmitter);
    I2C_Write(0x03);

    I2C_Start();
    I2C_Write(SHT_ADDR | I2C_Direction_Receiver);

    data[0] = I2C_Read(1);
    data[1] = I2C_Read(1);
    data[2] = I2C_Read(1);
    data[3] = I2C_Read(0);

    I2C_Stop();

    *humidity = (data[0] << 8) | data[1];
    *temperature = (data[2] << 8) | data[3];
}

温湿度数据的读取和显示

在编写好温湿度传感器的驱动程序后，我们可以在主函数中调用SHT_ReadData函数来读取温湿度数据，并将其显示在串口或LCD上。

int main(void)
{
    uint16_t humidity;
    int16_t temperature;

    I2C_Init();

    while (1)
    {
        SHT_ReadData(&humidity, &temperature);

        printf("Humidity: %d%%\n", humidity);
        printf("Temperature: %d°C\n", temperature);

        // 延时一段时间
        Delay(1000);
    }
}