基于WiFi ESP8266 TCP UDP网络和SHT20的温湿度变送器方案设计

本文的目的是设计基于WiFi ESP8266 TCP UDP网络和SHT20的温湿度变送器。首先进行硬件部分设计，完成的结果如下图：

 

结构分解：

        设计的时候故意将要温湿度传感器独立开窗安装在背面并远离wifi和电源模块以最大限度减少工作芯片对传感器的影响。

为什么要用ESP8266，第一便宜，第二易用，第三出货量大性能稳定。ESP8266 系列模组是深圳市安信可科技有限公司开发的一系列基于乐鑫ESP8266的超低功耗的UART-WiFi模块的模组，可以方便地进行二次开发，接入云端服务，实现手机3/4G全球随时随地的控制，加速产品原型设计。模块核心处理器 ESP8266 在较小尺寸封装中集成了业界领先的 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，带有 16 位精简模式，主频支持 80 MHz 和 160 MHz，支持 RTOS，集成 Wi-Fi MAC/ BB/RF/PA/LNA，板载天线。支持标准的IEEE802.11 b/g/n 协议，完整的 TCP/IP 协议栈。用户可以使用该模块为现有的设备添加联网功能，也可以构建独立的网络控制器。

温湿度传感器选用SHT20，新一代Sensirion 湿度和温度传感器在尺寸与智能方面建立了新的标准：它嵌入了适于回流焊的双列扁平无引脚DFN 封装，底面3 x 3mm ，高度1.1mm。传感器输出经过标定的数字信号，标准 I2C 格式。SHT21 配有一个全新设计的CMOSens®芯片、一个经过改进的电容式湿度传感元件和一个标准的能隙温度传感元件，其性能已经大大提升甚至超出了前一代传感器（SHT1x和SHT7x）的可靠性水平。例如，新一代湿度传感器，已经经过改进使其在高湿环境下的性能更稳定。每一个传感器都经过校准和测试。在产品表面印有产品批号，同时在芯片内存储了电子识别码-可以通过输入命令读出这些识别码。

此外，SHT20 的分辨率可以通过输入命令进行改变（8/12bit 乃至12/14bit 的RH/T），传感器可以检测到电池低电量状态，并且输出校验和，有助于提高通信的可靠性。

-功耗: 1.5uw(8位测量，1次/秒)

-湿度范围 0-100%RH

-温度范围 -40-+125℃（-40-+257℉）

-RH响应时间 8s(tau63%)

单片机选用ST公司的STM8S003F3P6，16M频率，拥有硬件spi、uart、iic、两个定时器。在HALT模式下只有uA级别的电流。这个单片机完全满足一个温湿度采集变送设备。

为了方便调试和现实我们加一个显示屏作为显示和调试，使用一个古老的器件LCD1602带背光，只支持ASCII字符，相信谁都见过。

电路设计：

1.为了便于设置和显示，电路板设计有LCD1602模块接口，将电路板预留LCD1602定位柱，这样使用便于安装在一起。

2.设计了三个按键可以对设备做一些设置等工作。

3.设计了一个指示灯和蜂鸣器，用来按键提示和报警提示。

4.引出uart串口方便和电脑进行数据通信或者外接其他模块。

5.引出iic接口方便接外置的温湿度模块。

这样小小单片机io口全部使用完毕了。

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