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由瑞士Sensirion推出的 SHT20數(shù)字溫濕度傳感器，基于領先世界的CMOSens ? 數(shù)字傳感技術，具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。全量程標定，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)。當釋放SCL線，表示傳感器內部工作接收，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。
當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記相關狀態(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。
傳感器內部設置的默認分辨率為相對濕度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初始化結構體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)送應答* 函 數(shù) 形 參：0應答 1非應答* 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：等待從機應答* 函 數(shù) 形 參：無* 函 數(shù) 返 回：1=無應答 0=有應答* 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115200SHT20_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
