【CW32模塊使用】SHT20溫濕度傳感器

由瑞士Sensirion推出的 SHT20數(shù)字溫濕度傳感器，基于領(lǐng)先世界的CMOSens ? 數(shù)字傳感技術(shù)，具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。全量程標(biāo)定，兩線數(shù)字接口，可與單片機直接相連，大大縮短研發(fā)時間、簡化外圍電路并降低費用。此外，體積微小、響應(yīng)迅速、低能耗、可浸沒、抗干擾能力強、溫濕一體，兼有露點測量，性價比高，使該產(chǎn)品能夠適于多種場合的應(yīng)用。

一模塊來源

資料下載鏈接：https://pan.baidu.com/s/1HrQkwECvGgQSHvt_RNdLdA

二 規(guī)格參數(shù)

工作電壓：2.1~3.6V

工作電流：0.1~1000uA

溫度精度：±0.3℃

溫度范圍：-40~125℃

濕度范圍：0~100 %RH

濕度精度：±3%RH

輸出方式: IIC

管腳數(shù)量：4 Pin

以上信息見廠家資料文件

三移植過程

我們的目標(biāo)是將例程移植至CW32F030C8T6開發(fā)板上【能夠測量環(huán)境溫濕度】。首先要獲取資料，查看數(shù)據(jù)手冊應(yīng)如何實現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)，再移植至我們的工程。

3.1查看資料

開始傳輸后，隨后先傳輸首字節(jié)包括I2C設(shè)備地址（7bit）和一個SDA方向位（R:1, W:0）。

一個時鐘發(fā)送一個位，在第8個下降沿之后，通過拉低SDA引腳（ACK位 為0），只是傳感器數(shù)據(jù)接收正常。在發(fā)出測量命令之后（‘1110’‘0011’代表溫度測量，‘1110’‘0101’代表相對濕度測量 ，這種為主機模式），MCU必須等待測量完成。

主機模式：

測量過程中，SCL線被封鎖（由傳感器控制），在測量時，SHT2x將SCL拉低強制主機進入等待狀態(tài)。當(dāng)釋放SCL線，表示傳感器內(nèi)部工作接收，可以繼續(xù)進行數(shù)據(jù)傳送

灰色的部分是傳感器控制的，當(dāng)傳感器給MCU返回數(shù)據(jù)時，每返回一個字節(jié)，MCU要返回一個ACK信號，當(dāng)接收完畢之后，返回一個NACK并接著傳輸停止時序（P）。

注：校驗和可以不需要，不需要則就在數(shù)據(jù)接收完之后返回NACK

非主機模式：

測量過程中，SCL線是開發(fā)狀態(tài)，可進行其他通信，可以在總線上處理其他I2C總線通信任務(wù)。

當(dāng)MCU要對傳感器狀態(tài)進行查詢時，先發(fā)起一個開始信號，在發(fā)送從機地址和SDA方向位（寫），此時從機匹配地址成功，則發(fā)送ACK信號，并開始測量。如果傳感器完成了測量過程，并且發(fā)送ASK信號，那么MCU就可以讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。如果測量沒有完成，傳感器發(fā)送NACK信號，此時MCU必須重新發(fā)送啟動傳輸時序，直至測量完成，MCU讀取數(shù)據(jù)。

注意：測量的數(shù)據(jù)，溫度和濕度均為兩個字節(jié)。而且無論哪一種傳輸模式，測量的最大分辨率最大是14bit，數(shù)據(jù)的第二個字節(jié)SDA上最后兩位是用來標(biāo)記相關(guān)狀態(tài)信息。其中bit1表示測量類型（0是溫度，1是濕度）

灰色的區(qū)域是傳感器控制的，如果不需要校驗和，那么在接收完兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)之后就MCU直接發(fā)出NACK信號再接著發(fā)出停止時序(P)，則結(jié)束通信。

通常測量的最長時間取決于測量類型和分辨率.

在計算MCU通信時間時，測量溫度選擇最長測量時間是85ms，而測量相對濕度選擇最長的時間是29ms。

傳感器內(nèi)部設(shè)置的默認(rèn)分辨率為相對濕度12位和溫度14位。SDA的輸出數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)包，高字節(jié)MSB在前(左對齊)。每個字節(jié)后面都跟隨一個應(yīng)答位。兩個狀態(tài)位，即 LSB的后兩位在進行物理計算前須置0。計算濕度：其中SRH表示我們讀取到的濕度原始數(shù)據(jù)。

計算溫度：其中ST表示我們讀取到的溫度原始數(shù)據(jù)。

3.2引腳選擇

模塊接線圖

3.3移植至工程

移植步驟中的導(dǎo)入.c和.h文件與【CW32模塊使用】DHT11溫濕度傳感器相同，

只是將.c和.h文件更改為bsp_sht20.c與bsp_sht20.h。這里不再過多講述，移植完成后面修改相關(guān)代碼。

在文件bsp_sht20.c中，編寫如下代碼。

/* * Change Logs: * Date           Author       Notes * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version */#include "bsp_sht20.h"#include "board.h"#include "stdio.h"
void SHT20_GPIO_INIT(void){    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化結(jié)構(gòu)體
    RCC_SHT20_ENABLE();        // 使能GPIO時鐘
    GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA|GPIO_SCL;   // GPIO引腳    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 開漏輸出    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;    // 輸出速度高    GPIO_Init(PORT_SHT20, &GPIO_InitStruct);   // 初始化}
/****************************************************************** * 函 數(shù) 名 稱：IIC_Start * 函 數(shù) 說 明：IIC起始信號 * 函 數(shù) 形 參：無 * 函 數(shù) 返 回：無 * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/void IIC_Start(void){        SDA_OUT();
        SCL(0);        SDA(1);        SCL(1);
        delay_us(5);
        SDA(0);        delay_us(5);        SCL(0);        delay_us(5);

}
/****************************************************************** * 函 數(shù) 名 稱：IIC_Stop * 函 數(shù) 說 明：IIC停止信號 * 函 數(shù) 形 參：無 * 函 數(shù) 返 回：無 * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/void IIC_Stop(void){        SDA_OUT();
        SCL(0);        SDA(0);
        SCL(1);        delay_us(5);        SDA(1);        delay_us(5);
}
/****************************************************************** * 函 數(shù) 名 稱：IIC_Send_Ack * 函 數(shù) 說 明：主機發(fā)送應(yīng)答 * 函 數(shù) 形 參：0應(yīng)答  1非應(yīng)答 * 函 數(shù) 返 回：無 * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/void IIC_Send_Ack(uint8_t ack){        SDA_OUT();        SCL(0);        SDA(0);        delay_us(5);        if(!ack) SDA(0);        else         SDA(1);        SCL(1);        delay_us(5);        SCL(0);        SDA(1);}
/****************************************************************** * 函 數(shù) 名 稱：IIC_Wait_Ack * 函 數(shù) 說 明：等待從機應(yīng)答 * 函 數(shù) 形 參：無 * 函 數(shù) 返 回：1=無應(yīng)答   0=有應(yīng)答 * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/uint8_t IIC_Wait_Ack(void){        char ack = 0;        unsigned char ack_flag = 10;        SDA_IN();    SDA(1);        delay_us(5);        SCL(1);        delay_us(5);        while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) )        {                ack_flag--;                delay_us(5);        }
        if( ack_flag <= 0 )        {                IIC_Stop();                return 1;        }        else        {                SCL(0);                SDA_OUT();        }        return ack;}/****************************************************************** * 函 數(shù) 名 稱：IIC_Write * 函 數(shù) 說 明：IIC寫一個字節(jié) * 函 數(shù) 形 參：dat寫入的數(shù)據(jù) * 函 數(shù) 返 回：無 * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/void IIC_Write(uint8_t data){        int i = 0;        SDA_OUT();        SCL(0);//拉低時鐘開始數(shù)據(jù)傳輸
        for( i = 0; i < 8; i++ )        {                SDA( (data & 0x80) >> 7 );                delay_us(2);        data<<=1;        delay_us(6);                SCL(1);                delay_us(4);                SCL(0);                delay_us(4);
        }}
/****************************************************************** * 函 數(shù) 名 稱：IIC_Read * 函 數(shù) 說 明：IIC讀1個字節(jié) * 函 數(shù) 形 參：無 * 函 數(shù) 返 回：讀出的1個字節(jié)數(shù)據(jù) * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/uint8_t IIC_Read(void){        unsigned char i,receive=0;    SDA_IN();//SDA設(shè)置為輸入    for(i=0;i<8;i++ )        {        SCL(0);        delay_us(5);        SCL(1);        delay_us(5);        receive<<=1;        if( SDA_GET() )        {            receive|=1;        }        delay_us(5);    }  return receive;}

/****************************************************************** * 函 數(shù) 名 稱：SHT20_Read * 函 數(shù) 說 明：測量溫濕度 * 函 數(shù) 形 參：regaddr寄存器地址 regaddr=0xE3測量溫度 =0xE5測量濕度 * 函 數(shù) 返 回：regaddr=0xE3時返回溫度，regaddr=0xE5時返回濕度 * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/float SHT20_Read(uint8_t regaddr){    unsigned char data_H = 0;    unsigned char data_L = 0;    float temp = 0;    IIC_Start();    IIC_Write(0x80|0);    if( IIC_Wait_Ack() == 1 ) printf("error -1rn");    IIC_Write(regaddr);    if( IIC_Wait_Ack() == 1 ) printf("error -2rn");
    do{    delay_us(10);    IIC_Start();    IIC_Write(0x80|1);
    }while( IIC_Wait_Ack() == 1 );
    delay_us(20);
    data_H = IIC_Read();    IIC_Send_Ack(0);    data_L = IIC_Read();    IIC_Send_Ack(1);    IIC_Stop();
    if( regaddr == 0xf3 )    {        temp = ((data_H<<8)|data_L) / 65536.0 * 175.72 - 46.85;    }    if( regaddr == 0xf5 )    {        temp = ((data_H<<8)|data_L) / 65536.0 * 125.0 - 6;    }   return temp;
}

在文件bsp_sht20.h中，編寫如下代碼。

/* * Change Logs: * Date           Author       Notes * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version */#ifndef __BSP_SHT20_H__#define __BSP_SHT20_H__
#include "board.h"

//端口移植#define RCC_SHT20_ENABLE()  __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()#define PORT_SHT20          CW_GPIOB

#define GPIO_SDA            GPIO_PIN_9#define GPIO_SCL            GPIO_PIN_8

//設(shè)置SDA輸出模式#define SDA_OUT()   {                                GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;                                        GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;                                         GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;                              GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;                                 GPIO_Init(PORT_SHT20, &GPIO_InitStruct);                            }//設(shè)置SDA輸入模式#define SDA_IN()    {                                GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;                                        GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;                                         GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;                                 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;                                 GPIO_Init(PORT_SHT20, &GPIO_InitStruct);                           }//獲取SDA引腳的電平變化#define SDA_GET()       GPIO_ReadPin(PORT_SHT20, GPIO_SDA)//SDA與SCL輸出#define SDA(x)          GPIO_WritePin(PORT_SHT20, GPIO_SDA, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) )#define SCL(x)          GPIO_WritePin(PORT_SHT20, GPIO_SCL, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) )

void SHT20_GPIO_INIT(void);float SHT20_Read(unsigned char regaddr);



#endif

四移植驗證

在自己工程中的main主函數(shù)中，編寫如下。

/* * Change Logs: * Date           Author       Notes * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version */#include "board.h"#include "stdio.h"#include "bsp_uart.h"#include "bsp_sht20.h"
#define T_ADDR     0xf3   // 溫度#define PH_ADDR    0xf5   // 濕度
int32_t main(void){    board_init();        // 開發(fā)板初始化
    uart1_init(115200);        // 串口1波特率115200
    SHT20_GPIO_INIT();    delay_ms(1000);    printf("SHT20 Start!!rn");
    while(1)    {        printf("溫度 = %.2f ℃rn",  SHT20_Read(T_ADDR) );        printf("濕度 = %.2f %%RHrn",SHT20_Read(PH_ADDR) );
        printf("n");        delay_ms(1000);    }}

上電現(xiàn)象：

模塊移植成功案例代碼：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/13EW713tzDGwSDVUw--ouJQ?pwd=LCKF

提取碼：LCKF