2.21 AHT10 温湿度传感器

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 4 x 5mm ，高度 1.6mm。传感器输出经过标定的数字信号，标准 I 2 C 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，其性能已经大大提升甚至超出了前一代传感器的可靠性水平，新一代温湿度传感器，经过改进使其在恶劣环境下的性能更稳定。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。由于对传感器做了改良和微型化改进，因此它的性价比更高，并且最终所有设备都将得益于尖端的节能运行模式。

应用范围主要在暖通空调 、除湿器、测试及检测设备、消费品、汽车 、自动控制、数据记录器、气象站、家电、湿度调节、医疗及其他相关温湿度检测控制。

2.21.1 模块来源

采购链接： AHT10 高精度数字型温湿度传感器测量模块 I2C 通讯 代替 sht20 资料下载链接： https://pan.baidu.com/s/1xTX_QCmEmy8DWgxgtgXXFw 提取码：pp3k

**图 2.21.1-1 产品实物展示**

2.21.2 规格参数

**工作电压：**1.8~3.6V **工作电流：**0.25~23uA 湿度误差：±2%RH 温度误差：±0.3℃ **输出方式: ****IIC** **管脚数量：**3 Pin 文件 2.21.2-1 产品规格书

2.21.3 移植过程

我们的目标是在梁山派 GD32F470 上能够测量环境温湿度。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现，再移植至我们的工程。

2.21.3.1 查看资料

器件地址为 0x38，但是最后一位是读写位，需要空出一位给读写位，因此需要左移一位，即 0x38<<1 得到 0X70

采集步骤：(写=0，读=1)

起始信号-> 器件地址左移 1 位 + 写 -> 等待传感器应答 -> 发送触发测量命令（0XAC）-> 等待传感器应答 -> 发送数据位 0X33 -> 等待传感器应答 -> 发送数据位 0x00 -> 等待传感器应答 -> 停止信号（可不加）-> 起始信号 -> 器件地址左移 1 位 + 读 -> 等待传感器应答 -> 读取 8 位数据（状态字）-> 主机发送应答 -> 读取湿度高位数据 -> 主机发送应答 -> 读取湿度低位数据 -> 主机发送应答-> 读取湿度最后 4 位数据和温度最高的 4 位数据 -> -> 主机发送应答 -> 读取温度 8 数据 -> 主机发送应答-> 读取温度 8 位数据 -> 主机发送应答 -> 停止信号。

8 位状态字，各个位表示的意义。

比特位	意义	描述
Bit[7]	忙闲指示	1=设备忙，处于测量模式 0=设备闲，处于休眠模式
Bit[6~5]	读取工作模式	00 当前处于 NOR 模式 01 当前处于 CYC 模式 11 当前处于 CMD 模式
Bit[4]	保留	保留
Bit[3]	校准使能位	1=已校准 0=未校准
Bit[2~0]	保留	保留

示例：

状态位 = 0x1C

    0X1C = 0001 1100

    bit7  = 设备空闲

    bit6~5= NOR mode

    bit4  = 保留

    BIT3  = 1已校准

    bit0~2= 保留

**湿度换算公式：**其中 SRH 等于读取到的 20 位湿度数据整合后的数据。

RH(%)=（SRH/2 的 20 次方）* 100

**温度换算公式：**其中 ST 等于读取到的 20 位温度数据整合后的数据。

$$T(℃)=（ST/2\mathrm{的}20\mathrm{次}\mathrm{方}）\ast 200-50$$

2.21.3.2 引脚选择

######### SHT10	######### 立创·梁山派	######### 接线图

| SCL | PF7 | | | SDA | PF9 | | | GND | GND | | | **表 2.21.3.2 各引脚连接** | | |

2.21.3.3 移植至工程

移植步骤中的导入.c 和.h 文件与上一节相同，只是将.c 和.h 文件更改为 bsp_sht10.c 与 bsp_sht10.h。见 2.2.3.3 移植至工程。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。

在文件 bsp_sht10.c 中，编写如下代码。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: bsp_aht10.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2022年04月26日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 开发板官网：www.lckfb.com
*********************************************************************************/

#include "bsp_aht10.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"
#include "systick.h"

float Temperature = 0;
float Humidity = 0;

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：AHT10_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：AHT10的引脚初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void AHT10_GPIO_Init(void)
{
  /* 使能时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_SCL);
        rcu_periph_clock_enable(RCU_SDA);

        /* 配置SCL为输出模式 */
        gpio_mode_set(PORT_SCL,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SCL);
        /* 配置为推挽输出 50MHZ */
        gpio_output_options_set(PORT_SCL,GPIO_OTYPE_OD,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_SCL);

        /* 配置SDA为输出模式 */
        gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA);
        /* 配置为推挽输出 50MHZ */
        gpio_output_options_set(PORT_SDA,GPIO_OTYPE_OD,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_SDA);
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Start
 * 函 数 说 明：IIC起始时序
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Start(void)
{
        SDA_OUT();

        SDA(1);
        delay_us(5);
        SCL(1);
        delay_us(5);

        SDA(0);
        delay_us(5);
        SCL(0);
        delay_us(5);

}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Stop
 * 函 数 说 明：IIC停止信号
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Stop(void)
{
        SDA_OUT();
        SCL(0);
        SDA(0);

        SCL(1);
        delay_us(5);
        SDA(1);
        delay_us(5);

}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Send_Ack
 * 函 数 说 明：主机发送应答或者非应答信号
 * 函 数 形 参：0发送应答  1发送非应答
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Send_Ack(unsigned char 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 数 名 称：I2C_WaitAck
 * 函 数 说 明：等待从机应答
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：0有应答  1超时无应答
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char I2C_WaitAck(void)
{

        char ack = 0;
        unsigned char ack_flag = 10;
        SCL(0);
        SDA(1);
        SDA_IN();
        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 数 名 称：Send_Byte
 * 函 数 说 明：写入一个字节
 * 函 数 形 参：dat要写人的数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Send_Byte(uint8_t dat)
{
        int i = 0;
        SDA_OUT();
        SCL(0);//拉低时钟开始数据传输

        for( i = 0; i < 8; i++ )
        {
                SDA( (dat & 0x80) >> 7 );
                __nop();
                SCL(1);
                delay_us(5);
                SCL(0);
                delay_us(5);
                dat<<=1;
        }
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Read_Byte
 * 函 数 说 明：IIC读时序
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：读到的数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char Read_Byte(void)
{
        unsigned char i,receive=0;
        SDA_IN();//SDA设置为输入
    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);
    }
        SCL(0);
  return receive;
}



/**********************************************************
 * 函 数 名 称：AHT10_Read
 * 函 数 功 能：读取AHT10的温湿度数据
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：0读取成功
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
**********************************************************/
unsigned char AHT10_Read(void)
{
        char timeout = 0;
        unsigned char buff[6] = {0};
        unsigned int dat = 0;

        IIC_Start();//起始信号
        Send_Byte(0X38<<1 | 0);//器件地址+写命令
        I2C_WaitAck();                //等待传感器应答
        Send_Byte(0XAC);//寄存器地址：触发测量命令
        I2C_WaitAck();//等待传感器应答

        Send_Byte(0X33);//发送数据位
        I2C_WaitAck();//等待传感器应答

        Send_Byte(0X00);//发送数据位
        I2C_WaitAck();//等待传感器应答

        IIC_Stop();        //停止信号

        do{
                delay_1ms(1);//超时判断，等待传感器采集数据
                timeout++;
                IIC_Start();//重新发送起始信号
                Send_Byte(0X38<<1  | 1);//器件地址+写命令
        }while( I2C_WaitAck() == 1 && timeout < 5 );

        buff[0] = Read_Byte();//读取状态字
        IIC_Send_Ack(0);//主机发送应答

        buff[1] = Read_Byte();//湿度高8位数据
        IIC_Send_Ack(0);//主机发送应答

        buff[2] = Read_Byte();//湿度低8位数据
        IIC_Send_Ack(0);//主机发送应答

        buff[3] = Read_Byte();
        IIC_Send_Ack(0);//主机发送应答

        buff[4] = Read_Byte();
        IIC_Send_Ack(0);//主机发送应答

        buff[5] = Read_Byte();
        IIC_Send_Ack(1);//主机发送应答

        IIC_Stop();//停止信号

        //高位在前
        dat = (((buff[1]<<12) | (buff[2]<<4)) | (buff[3]>>4));
        Humidity = dat / 1048576.0 * 100.0;

        dat = 0;
        dat = ((buff[3] &0x0F) << 16 ) | ( buff[4] << 8) | buff[5];
        Temperature = (dat/1048576.0) * 200 - 50;

        return 0;
}


/**********************************************************
 * 函 数 名 称：Get_Temperature
 * 函 数 功 能：获取采集后的温度数据
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：温度数据，单位℃
 * 作       者：LC
 * 备       注：必须先采集与数据，否则返回0或者之前的数据
**********************************************************/
float Get_Temperature(void)
{
        return Temperature;
}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：Get_Humidity
 * 函 数 功 能：获取采集后的湿度数据
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：湿度数据，单位%RH
 * 作       者：LC
 * 备       注：必须先采集与数据，否则返回0或者之前的数据
**********************************************************/
float Get_Humidity(void)
{
        return Humidity;
}

在文件 bsp_sht10.h 中，编写如下代码。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: bsp_aht10.h
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2022年04月26日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 开发板官网：www.lckfb.com
*********************************************************************************/

#ifndef _BSP_AHT10_H_
#define _BSP_AHT10_H_

#include "gd32f4xx.h"


//端口移植
#define RCU_SDA RCU_GPIOF
#define PORT_SDA GPIOF
#define GPIO_SDA GPIO_PIN_9

#define RCU_SCL RCU_GPIOF
#define PORT_SCL GPIOF
#define GPIO_SCL GPIO_PIN_7

//设置SDA输出模式
#define SDA_OUT()        gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA)
//设置SDA输入模式
#define SDA_IN()        gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_INPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA)
//获取SDA引脚的电平变化
#define SDA_GET()        gpio_input_bit_get(PORT_SDA,GPIO_SDA)
//SDA与SCL输出
#define SDA(x)          gpio_bit_write(PORT_SDA,GPIO_SDA, (x?SET:RESET))
#define SCL(x)          gpio_bit_write(PORT_SCL,GPIO_SCL, (x?SET:RESET))


void AHT10_GPIO_Init(void);
unsigned char AHT10_Read(void);
float Get_Temperature(void);
float Get_Humidity(void);

#endif

2.21.4 移植验证

在自己工程中的 main 主函数中，编写如下。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: main.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2022年04月19日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 开发板官网：www.lckfb.com
*********************************************************************************/


#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "sys.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_aht10.h"

/************************************************
函数名称 ： main
功    能 ： 主函数
参    数 ： 无
返 回 值 ： 无
作    者 ： LC
*************************************************/
int main(void)
{
        nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);  // 优先级分组
    systick_config();                                                  // 滴答定时器初始化
        usart_gpio_config(9600U);                                          // 串口0初始化
        AHT10_GPIO_Init();//AHT10引脚初始化
        printf("start\r\n");
    while(1)
        {
                //采集温湿度
                AHT10_Read();

                //串口打印温度数据
                printf("temp = %.2f\r\n", Get_Temperature() );
                //串口打印湿度数据
                printf("humi = %.2f\r\n", Get_Humidity() );
                delay_1ms(1000);

    }
}

移植现象：每隔一秒测量一次温湿度，并发送至串口 0。

移植成功示例，见文件 2.21.4-1 。

文件 2.21.4-1 移植成功示例