STM32 F103C8T6学习笔记13：IIC通信—AHT10温湿度传感器模块
今日学习一下这款AHT10 温湿度传感器模块，给我的OLED手环添加上测温湿度的功能。
文章提供源码、测试工程下载、测试效果图。
目录
AHT10温湿度传感器：
特性：
连接方式：
适用场所范围：
程序设计：
设计目标：
程序设计注意点：
AHT10代码：
主函数代码：
测试效果：
完整工程下载：
AHT10温湿度传感器：
下图为AHT温湿度传感器模块，它长这样，这里的介绍不重要，了解就行，快速浏览即可：
AHT10,新一代温湿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SMD封装，底面4x5mm,高度1.6mm。
传感器偷出经过标定的数字信号，标准I2C格式。AHT10配有一个全新设计的ASIC专用芯片、一个经过改进的MEMS半导体电容式湿度传感元件和一个标准的片上温度传感元件，其性能己经大大提升甚至超出了前一代传感器的可靠性水平，一代温湿度传感器，经过改进使其在恶劣环境下的性能更稳定。
特性：
1.模块尺寸： 16*11mm
2.接口类型： I2C
3.工作电压： 1.8-6.0V
4.接口尺寸： 4*2.54mm间距
5.湿度精度： 典型 士 2%
6.湿度分辨率：0.024%
7.温度精度： 典型 土 0.3C
8.温度分辨率：典型0.01C
9.工作温度： -40°C--85C
连接方式：
适用场所范围：
- 暖通空调 、除湿器
- 检测设备
- 自动控制、数据记录器
- 气象站、家电
- 医疗及其他相关湿度检测控制。
程序设计：
设计目标：
1.使用IIC通信初始化和读取AHT10传感器的温湿度信息，并通过OLED打印
2.IIC通信引脚：PB3(SCL) PB4(SDA)
3.使用定时器2，周期性读取AHT10的温湿度信息（300ms为周期）
程序设计注意点：
1.上电启动传感器，启动后需要先等待40ms（设备才开始正常工作），然后发送
0x71来获取状态字节2.获取到校准使能位后，查看其是否已校准，若已校准则跳过当前步骤；若未校准则发送
0xe1，进行初始化，然后发送0x08，0x00；
3.接着开始触发测量，测量先发送
0xac，然后发送0x33，0x00；
4.测量命令发送完成后，需要等待80ms，用于温湿度的测量；之后再发送命令
0x71，以读取状态寄存器是否处于空闲状态（bit7 => idle）;若是空闲状态，可以直接读取之后六个字节的温湿度数值；
5.相对湿度和温度转换公式：
接受的处理是使用char类型的数组 去接受每个读取到的八位数据，然后根据运算公式计算：（1024*1024=2^20 ） ，（ int ）强制类型转换为int是为了不丢符号：
最后还有俩个函数，一个是检查，一个是复位的：
AHT10代码：
#include "AHT10.h"
/**
brief AHT10初始化函数
param NONE
return NONE
*/
void AHT10Init()
{
//IIC_Init();
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO|RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable , ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //设置为推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOBA
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4); //PA4 输出高
delay_ms(50);//延时50ms让传感器稳定
I2C_Start();
I2C_Send_Byte(AHT10_ADDRESS); //获取状态
//初始化校准
I2C_Send_Byte(0xe1);
I2C_Send_Byte(0x08);
I2C_Send_Byte(0x00);
I2C_Stop();
delay_ms(50);//延时50ms让传感器稳定
}
/**
brief 检查AHT10是否存在
param NONE
return 0存在 1不存在
*/
u8 AHT10Check(void)
{
u8 ack=0;
I2C_Start();
I2C_Send_Byte(AHT10_ADDRESS);
ack=I2C_Wait_Ack();
I2C_Stop();
return ack;
}
/**
brief AHT10软复位
param NONE
return NONE
*/
void AHT10Reset(void)
{
I2C_Start();
I2C_Send_Byte(AHT10_WRITE);
I2C_Wait_Ack();
I2C_Send_Byte(0xba);
I2C_Wait_Ack();
I2C_Stop();
}
/**
brief 检查AHT10读温湿度数据
param *temperature：需要读出的温度数据，float指针类型,精度范围+-0.3C
param *humidity：需要读出的湿度数据，u8指针类型,精度范围+-2RH
return 0 读数据正常 1读数据失败
*/
u8 AHT10ReadData(float *temperature,u8 *humidity)
{
u8 ack;
u32 SRH=0,ST=0;
u8 databuff[6];
I2C_Start();
I2C_Send_Byte(AHT10_WRITE);
I2C_Wait_Ack();
I2C_Send_Byte(0xac);
I2C_Wait_Ack();
I2C_Send_Byte(0x33);
I2C_Wait_Ack();
I2C_Send_Byte(0x00);
I2C_Wait_Ack();
I2C_Stop();
delay_ms(80);//延时一会等待数据读出
I2C_Start();
I2C_Send_Byte(AHT10_READ);
I2C_Wait_Ack();
ack=I22C_Read_Byte(1);
if((ack&0x40)==0)
{
databuff[0]=I22C_Read_Byte(1);
databuff[1]=I22C_Read_Byte(1);
databuff[2]=I22C_Read_Byte(1);
databuff[3]=I22C_Read_Byte(1);
databuff[4]=I22C_Read_Byte(0);
I2C_Stop();
SRH=(databuff[0]<<12)+(databuff[1]<<4)+(databuff[2]>>4);
ST=((databuff[2]&0X0f)<<16)+(databuff[3]<<8)+(databuff[4]);
*humidity=(int)(SRH*100.0/1024/1024+0.5);
*temperature=((int)(ST*2000.0/1024/1024+0.5))/10.0-50;
return 0;
}
I2C_Stop();
return 1;
}
//初始化IIC
void I22C_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE ); //使能GPIOB时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4); //PB6,PB7 输出高
}
//产生IIC起始信号
void I2C_Start(void)
{
SDA_OUT(); //sda线输出
IIC_SDA=1;
IIC_SCL=1;
delay_us(4);
IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low
delay_us(4);
IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}
//产生IIC停止信号
void I2C_Stop(void)
{
SDA_OUT();//sda线输出
IIC_SCL=0;
IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
delay_us(4);
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
delay_us(4);
}
//等待应答信号到来
//返回值：1，接收应答失败
// 0，接收应答成功
u8 I2C_Wait_Ack(void)
{
u8 ucErrTime=0;
SDA_IN(); //SDA设置为输入
IIC_SDA=1;delay_us(1);
IIC_SCL=1;delay_us(1);
while(READ_SDA)
{
ucErrTime++;
if(ucErrTime>250)
{
I2C_Stop();
return 1;
}
}
IIC_SCL=0;//时钟输出0
return 0;
}
//产生ACK应答
void I2C_Ack(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
}
//不产生ACK应答
void I2C_NAck(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
}
//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1，有应答
//0，无应答
void I2C_Send_Byte(u8 txd)
{
u8 t;
SDA_OUT();
IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
for(t=0;t<8;t++)
{
//IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
if((txd&0x80)>>7)
IIC_SDA=1;
else
IIC_SDA=0;
txd<<=1;
delay_us(2); //对TEA5767这三个延时都是必须的
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
}
}
//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK
u8 I22C_Read_Byte(unsigned char ack)
{
unsigned char i,receive=0;
SDA_IN();//SDA设置为输入
for(i=0;i<8;i++ )
{
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
receive<<=1;
if(READ_SDA)receive++;
delay_us(1);
}
if (!ack)
I2C_NAck();//发送nACK
else
I2C_Ack(); //发送ACK
return receive;
}
#ifndef _AHT10_h_
#define _AHT10_h_
#include "headfire.h"
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
#define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
//IO口地址映射
//输出寄存器
#define GPIOA_ODR_Addr (GPIOA_BASE+12)//0x4001280C
#define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+12)//0x40010C0C
//输入寄存器
#define GPIOA_IDR_Addr (GPIOA_BASE+8)//0x40010808
#define GPIOB_IDR_Addr (GPIOB_BASE+8)//0x40010C08
//IO口操作,只对单一的IO口!
//确保n的值小于16!
#define PAout(n) BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n)//输出
#define PAin(n) BIT_ADDR (GPIOA_IDR_Addr,n)//输入
#define PBout(n) BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n)//输出
#define PBin(n) BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n)//输入
#define SDA_IN() {GPIOB->CRL&=0XFFF0FFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<16;}
#define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0XFFF0FFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<16;}
//IO操作函数
#define IIC_SCL PBout(3) //SCL
#define IIC_SDA PBout(4) //SDA
#define READ_SDA PBin(4) //输入SDA
#define AHT10_ADDRESS 0x70
#define AHT10_WRITE 0x70
#define AHT10_READ 0x71
/*****************函数声明******************/
extern void AHT10Init(void);
extern u8 AHT10Check(void);
extern void AHT10Reset(void);
extern u8 AHT10ReadData(float *temperature,u8 *humidity);
//IIC所有操作函数
void I22C_Init(void); //初始化IIC的IO口
void I2C_Start(void); //发送IIC开始信号
void I2C_Stop(void); //发送IIC停止信号
void I2C_Send_Byte(u8 txd); //IIC发送一个字节
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC读取一个字节
u8 I2C_Wait_Ack(void); //IIC等待ACK信号
void I2C_Ack(void); //IIC发送ACK信号
void IIC_NAck(void); //IIC不发送ACK信号
void I2C_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);
u8 I2C_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);
//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK
u8 I22C_Read_Byte(unsigned char ack);
#endif
主函数代码：
#include "main.h"
float temp;
u8 hum;
int humm,temper;
uint16_t AHT10_cnt,AHT10_flag;
char buf[30];
int main(void)
{
init_ALL(); //初始化所有函数
while(1)
{
if(AHT10_flag==1)
{
AHT10_flag=0;
AHT10ReadData(&temp,&hum);
temper=temp*10;
humm=hum;
OLED_ShowCHinese(0,0,0); //打印中文“温”
OLED_ShowCHinese(16,0,2); //打印中文“度”
sprintf(buf,": %d.%d",temper/10,temper%10);
OLED_ShowString(32,0,(u8 *)buf,16);
OLED_ShowCHinese(0,2,1); //打印中文“湿”
OLED_ShowCHinese(16,2,2); //打印中文“度”
sprintf(buf,": %d ",humm);
OLED_ShowString(32,2,(u8 *)buf,16);
}
}
}
//初始化所有函数：
void init_ALL(void)
{
SysTick_Init(72); //初始化滴答计时器
Timer2_Init(); //初始化定时器2
i2c_GPIO_Config(); //IIC初始化
OLED_Init(); //初始化OLED屏幕
OLED_Clear(); //清空屏幕数据
AHT10Init(); //初始化温湿度传感器
}
//定时器2中断服务函数
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)
{
if(++AHT10_cnt==30) //每300ms刷新一次温湿度数据
{AHT10_cnt=0;AHT10_flag=1;}
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);//清出中断寄存器标志位，用于退出中断
}
}
测试效果：
完整工程下载：
https://download.csdn.net/download/qq_64257614/88248711?spm=1001.2014.3001.5503