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编程问答

ah20温度采集

發布時間：2023/12/16 编程问答 34 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 ah20温度采集小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

文章目錄

實驗目的
實驗材料
- 軟件
- 硬件
- AHT20
實驗原理
- 什么是I2C
- - 物理層
  - 邏輯層
- 硬件I2C與軟件I2C
項目制作
- 制作一個標準庫項目
- 導入AHT20模塊與USART配置
- 修改main函數
實驗現象
總結
參考資料

實驗目的

學習I2C總線通信協議，使用STM32F103完成基于I2C協議的AHT20溫濕度傳感器的數據采集，并將采集的溫度-濕度值通過串口輸出。

具體任務：

1）解釋什么是“軟件I2C”和“硬件I2C”？（閱讀野火配套教材的第23章“I2C–讀寫EEPROM”原理章節）

2）閱讀AHT20數據手冊，編程實現：每隔2秒鐘采集一次溫濕度數據，并通過串口發送到上位機（win10）。

實驗材料

軟件

KEIL5
FlyMcu
FireTools串口助手

硬件

STM32F103C8T6最小開發板
AHT20溫濕度傳感器
CH340模塊
面包板一塊
杜邦線若干

AHT20

AHT20是奧松電子生產的，一種基于IIC協議的溫濕度傳感器。單片機通過給AHT20通過IIC協議發送指令，可以從AHT20讀取溫濕度數據到單片機。

我在本實驗中使用的芯片的引腳圖如下：

根據引腳定義進行連接，按規定編寫代碼給傳感器發送指令，讀取溫濕度數據。

實驗原理

什么是I2C

I2C 通訊協議(Inter－Integrated Circuit)是由 Phiilps 公司開發的，由于它引腳少，硬件實現簡單，可擴展性強，不需要 USART、CAN 等通訊協議的外部收發設備，現在被廣泛地使用在系統內多個集成電路(IC)間的通訊。

I2C可以分成物理層與協議層。

物理層

I2C是一個支持設備的總線。可連接多個 I2C 通訊設備，支持多個通訊主機及多個通訊從機。對于I2C 總線，只使用兩條總線線路，一條雙向串行數據線(SDA) ，一條串行時鐘線(SCL)。

連接到總線上的設備在輸出時使用開漏輸出的模式。當總線上沒有設備發數據時，大家輸出高阻態，總線被上拉電阻設置為高電平。當有設備發送數據時，如果發送1，設備輸出高阻態，接收設備與上拉電阻相連得到1；如果輸出0，由于上拉電阻把總線與電源隔開，整條總線被設置成低電平。

邏輯層

首先主機向總線發送開始信號，發送之后再發送從機地址（7位或10位）+讀或寫（0或1），對應的從機再給主機發送確認信號。

如果是主機發數據，主機會發送8位數據到從機，從機發送確認信號，主機再接著發下8位數據。發送完畢后，主機發送停止信號，傳輸結束。

如果是主機讀數據，從機會發送8位數據給主機，主機收到后發送確認信號，接著收下8位數據。主機可以發送非確認信號停止接收。發送非停止信號后，主機再發送結束信號。

I2C常使用復合模式，有兩次起始信號。主機找到從機后，再發送傳感器里面的寄存器地址，再進行讀寫。

野火的資料里面有圖片讀寫過程的示意圖：

硬件I2C與軟件I2C

硬件I2C是直接利用 STM32 芯片中的硬件 I2C 外設，在初始化好 I2C 外設后，只需要把某寄存器位置 1，此時外設就會控制對應的 SCL 及 SDA 線自動產生 I2C 起始信號，不需要內核直接控制引腳的電平。

軟件I2C直接使用 CPU 內核按照 I2C 協議的要求控制 GPIO 輸出高低電平，從而模擬I2C。

本實驗中，使用I2C讀寫寄存器的具體實現已經被官方寫成函數給我們使用，我們僅需要根據示例代碼，按自己需要進行調用即可。但是想要分析它的源碼，就必須先了解I2C協議。

項目制作

制作一個標準庫項目

制作標準庫項目過程較為復雜，野火的資料庫提供了項目模板。我也寫好了一個模板在這個鏈接里面，可以下載好后根據文本文件里面的提示進行構建。

導入AHT20模塊與USART配置

構建好標準庫項目后，使用空main函數編譯無誤后，進行這一步。

由于本實驗實現的需求是使用AHT20模塊采集溫濕度數據，并將采集到的數據發送給上位機顯示。因此要使用AHT20相關的代碼以及配置串口。

對于AHT20的代碼，可以下載官方的文檔。點擊這里下載。

注意，下載到的代碼有可能會有bug，下載好代碼后，進入.c文件查看Init_I2C_Sensor_Port(void)函數，看SDA對應的GPIO口以及是否為開漏輸出。

檢查IIC的GPIO口配置正確后，剪切AHT20-21_DEMO_V1_3.c文件中的示例主函數到main.c中。

接著進行USART配置。具體的配置過程不再贅述，我貼出自己寫好的模塊化代碼，可以分別復制到頭文件與源文件中導入項目。

我的代碼僅做了對USART1的配置：

//usart.h #ifndef __PSD_USART_H__ #define __PSD_USART_H__ #include "stm32f10x.h" void Usart_1_Config();//usart1初始配置 void Usart_SendByte(USART_TypeDef *pUSARTx, uint8_t ch);//發送字符 void Usart_SendString(USART_TypeDef *pUSARTx, char *ch);//發送字符串 void Usart_SendHalfWord(USART_TypeDef *pUSARTx, uint16_t ch);//發送無符號16位數據 void Usart_SendWord(USART_TypeDef *pUSARTx, uint32_t ch);//發送無符號32位數據 void Usart_SendNum_Uint8(USART_TypeDef *pUSARTx, uint8_t num);//發送Uint8類型數字 void Usart_SendNum_Uint16(USART_TypeDef *pUSARTx, uint16_t num);//發送Uint16類型數字 void Usart_SendNum_Uint32(USART_TypeDef *pUSARTx, uint32_t num);//發送Uint32類型數字 void Usart_SendNum_Int8(USART_TypeDef *pUSARTx, int8_t num);//發送int8類型數字 void Usart_SendNum_Int16(USART_TypeDef *pUSARTx, int16_t num);//發送int16類型數字 void Usart_SendNum_Int32(USART_TypeDef *pUSARTx, int32_t num);//發送int32類型數字 void Usart_SendNum_Double(USART_TypeDef *pUSARTx, double num);//發送double類型數字 #endif //usart.c #include "psd_usart.h" #include "math.h" static void NVIC_Configuration(){NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;NVIC_Init(&NVIC_InitStruct); } void Usart_1_Config(){RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//打開串口GPIO時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//打開串口時鐘//配置RX,TX的GPIO口GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //將TX配置為浮空輸入模式GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //將RX配置為復用推挽輸出模式GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//配置USART1USART_InitTypeDef USART_InitStruct;USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200;USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);USART_Cmd(USART1,ENABLE);NVIC_Configuration();USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); }void Usart_SendByte(USART_TypeDef *pUSARTx, uint8_t ch){USART_SendData(pUSARTx,ch);while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx,USART_FLAG_TXE)==RESET); }void Usart_SendString(USART_TypeDef *pUSARTx, char *ch){unsigned int k = 0;do{Usart_SendByte(pUSARTx,*(ch+k));k++;}while(*(ch+k)!='\0');while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx,USART_FLAG_TXE)==RESET); }void Usart_SendHalfWord(USART_TypeDef *pUSARTx, uint16_t ch){uint8_t temp_h, temp_l;temp_h = (ch&0xFF00)>>8;temp_l = ch&0xff;Usart_SendByte(pUSARTx, temp_h);Usart_SendByte(pUSARTx, temp_l);}void Usart_SendWord(USART_TypeDef *pUSARTx, uint32_t ch){uint8_t temp_h, temp_l;temp_h = (ch&0xFFFF0000)>>16;temp_l = ch&0xffff;Usart_SendHalfWord(pUSARTx, temp_h);Usart_SendHalfWord(pUSARTx, temp_l);}void Usart_SendNum_Uint8(USART_TypeDef *pUSARTx, uint8_t num){if (num == 0){Usart_SendByte(pUSARTx,'0');return;}char dat[4];dat[3] = '\0';uint8_t i = 0;while(num>0){uint8_t n = num%10;if(n==0) dat[2-i] = '0';else if(n==1) dat[2-i] = '1';else if(n==2) dat[2-i] = '2';else if(n==3) dat[2-i] = '3';else if(n==4) dat[2-i] = '4';else if(n==5) dat[2-i] = '5';else if(n==6) dat[2-i] = '6';else if(n==7) dat[2-i] = '7';else if(n==8) dat[2-i] = '8';else if(n==9) dat[2-i] = '9';i++;num/=10;}uint8_t a = 3-i;Usart_SendString(pUSARTx,&dat[a]); } void Usart_SendNum_Uint16(USART_TypeDef *pUSARTx, uint16_t num){if (num == 0){Usart_SendByte(pUSARTx,'0');return;}char dat[6];dat[5] = '\0';uint8_t i = 0;while(num>0){uint8_t n = num%10;if(n==0) dat[4-i] = '0';else if(n==1) dat[4-i] = '1';else if(n==2) dat[4-i] = '2';else if(n==3) dat[4-i] = '3';else if(n==4) dat[4-i] = '4';else if(n==5) dat[4-i] = '5';else if(n==6) dat[4-i] = '6';else if(n==7) dat[4-i] = '7';else if(n==8) dat[4-i] = '8';else if(n==9) dat[4-i] = '9';i++;num/=10;}uint8_t a = 5-i;Usart_SendString(pUSARTx,&dat[a]); } void Usart_SendNum_Uint32(USART_TypeDef *pUSARTx, uint32_t num){if (num == 0){Usart_SendByte(pUSARTx,'0');return;}char dat[11];dat[10] = '\0';uint8_t i = 0;while(num>0){uint8_t n = num%10;if(n==0) dat[9-i] = '0';else if(n==1) dat[9-i] = '1';else if(n==2) dat[9-i] = '2';else if(n==3) dat[9-i] = '3';else if(n==4) dat[9-i] = '4';else if(n==5) dat[9-i] = '5';else if(n==6) dat[9-i] = '6';else if(n==7) dat[9-i] = '7';else if(n==8) dat[9-i] = '8';else if(n==9) dat[9-i] = '9';i++;num/=10;}uint8_t a = 10-i;Usart_SendString(pUSARTx,&dat[a]); } void Usart_SendNum_Double(USART_TypeDef *pUSARTx, double num){int32_t num1 = floor(num);int32_t num2 = floor((num-num1)*1000);Usart_SendNum_Int32(pUSARTx,num1);Usart_SendByte(pUSARTx,'.');Usart_SendNum_Int32(pUSARTx,num2); } void Usart_SendNum_Int8(USART_TypeDef *pUSARTx, int8_t num){if(num>=0) Usart_SendNum_Uint8(pUSARTx,num);else{if(num == -128){Usart_SendString(pUSARTx,"-128");}else{num = 0 - num;Usart_SendByte(pUSARTx,'-');Usart_SendNum_Uint8(pUSARTx,num);}} } void Usart_SendNum_Int16(USART_TypeDef *pUSARTx, int16_t num){if(num>=0) Usart_SendNum_Uint16(pUSARTx,num);else{if(num == -32768){Usart_SendString(pUSARTx,"-32768");}else{num = 0 - num;Usart_SendByte(pUSARTx,'-');Usart_SendNum_Uint16(pUSARTx,num);}} } void Usart_SendNum_Int32(USART_TypeDef *pUSARTx, int32_t num){if(num>=0) Usart_SendNum_Uint32(pUSARTx,num);else{if(num == -2147483648){Usart_SendString(pUSARTx,"-2147483648");}else{num = 0 - num;Usart_SendByte(pUSARTx,'-');Usart_SendNum_Uint32(pUSARTx,num);}} }

修改main函數

官方的實例代碼已經讀出了放大10倍的溫濕度數據，在main.c函數中找到對應的位置，在讀到的數據后面使用串口通信代碼，將溫濕度除以10之后將數據發送給串口助手。

代碼如下：

int32_t main(void) {Usart_1_Config();//配置Usart1uint32_t CT_data[2];volatile int c1,t1;/***********************************************************************************//**///上電初始化SDA，SCL的IO口/***********************************************************************************/Init_I2C_Sensor_Port();/***********************************************************************************//**///①剛上電，產品芯片內部就緒需要時間，延時100~500ms,建議500ms/***********************************************************************************/Delay_1ms(500);/***********************************************************************************//**///②上電第一次發0x71讀取狀態字，判斷狀態字是否為0x18,如果不是0x18,進行寄存器初始化/***********************************************************************************/if((AHT20_Read_Status()&0x18)!=0x18){AHT20_Start_Init(); //重新初始化寄存器Delay_1ms(10);}/***********************************************************************************//**///③根據客戶自己需求發測量命令讀取溫濕度數據，當前while（1）循環發測量命令讀取溫濕度數據，僅供參考/***********************************************************************************/while(1){AHT20_Read_CTdata_crc(CT_data);if(CT_data[0]==0xff&&CT_data[1]==0xff){Usart_SendString(USART1,"CRC檢驗未通過！");}else{c1 = CT_data[0]*100*10/1024/1024; //計算得到濕度值c1（放大了10倍）t1 = CT_data[1]*200*10/1024/1024-500;//計算得到溫度值t1（放大了10倍）//下一步客戶處理顯示數據，Usart_SendString(USART1,"溫度：");Usart_SendNum_Double(USART1,t1/10.0,1);Usart_SendByte(USART1,'\n');Usart_SendString(USART1,"濕度：");Usart_SendNum_Double(USART1,c1/10.0,1);Usart_SendByte(USART1,'\n');Usart_SendString(USART1,"數據通過檢驗！\n");Usart_SendByte(USART1,'\n');}Delay_1ms(2000);}}

實驗現象

查看SDA,SCL對應的GPIO口，將AHT20芯片的VCC，SDA，GND，SCL四個引腳與芯片對應的引腳在面包板上連接好，連接好硬件后燒錄程序到芯片中，打開串口助手，發現接收到溫度與濕度數據。

根據上圖的函數查看自己下的代碼使用的哪個GPIO口。

總結

本實驗實現了使用AHT20傳感器收集溫濕度數據，并發送到串口助手。涉及到I2C與Usart配置。為了完成這個實驗，我將Usart模塊化，制作了輸出中文，浮點數，數字的函數，鞏固了之前所學習的知識。此外還通過AHT20的官方例子學習了I2C的應用。

參考資料

https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/111597278
《零死角玩轉STM32——F103指南者》
《AHT20產品手冊》

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ah20温度采集的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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