简体中文

English

简体中文

English

外观

SHT20温湿度传感器 ​

由瑞士Sensirion推出的 SHT20数字温湿度传感器，基于领先世界的CMOSens ® 数字传感技术，具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。全量程标定，两线数字接口，可与单片机直接相连，大大缩短研发时间、简化外围电路并降低费用。此外，体积微小、响应迅速、低能耗、可浸没、抗干扰能力强、温湿一体，兼有露点测量，性价比高，使该产品能够适于多种场合的应用。

模块来源 ​

采购链接：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a21n57.1.0.0.700a523chCfvAP&id=615550651141&ns=1&abbucket=0#detail
资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/1HrQkwECvGgQSHvt_RNdLdA

规格参数 ​

工作电压：2.1~3.6V
工作电流：0.1~1000uA
温度精度：±0.3℃
温度范围：-40~125℃
湿度范围：0~100 %RH
湿度精度：±3%RH
输出方式: IIC
管脚数量：4 Pin

移植过程 ​

我们的目标是在天空星GD32F407上能够测量环境温湿。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。

查看资料 ​

开始传输后，随后先传输首字节包括I2C设备地址(7bit）和一个SDA方向位（R:1, W:0）。

一个时钟发送一个位，在第8个下降沿之后，通过拉低SDA引脚（ACK位 为0），只是传感器数据接收正常。在发出测量命令之后（‘1110’‘0011’代表温度测量，‘1110’‘0101’代表相对湿度测量 ，这种为主机模式），MCU必须等待测量完成。

WARNING

📌 主机模式和主机模式:①主机模式：测量过程中，SCL线被封锁（由传感器控制），在测量时，SHT2x将SCL拉低强制主机进入等待状态。当释放SCL线，表示传感器内部工作接收，可以继续进行数据传送

灰色的部分是传感器控制的，当传感器给MCU返回数据时，每返回一个字节，MCU要返回一个ACK信号，当接收完毕之后，返回一个NACK并接着传输停止时序（P）。

注：校验和可以不需要，不需要则就在数据接收完之后返回NACK

②非主机模式：测量过程中，SCL线是开发状态，可进行其它通信，可以在总线上处理其它I2C总线通信任务。
当MCU要对传感器状态进行查询时，先发起一个开始信号，在发送从机地址和SDA方向位（写），此时从机匹配地址成功，则发送ACK信号，并开始测量。如果传感器完成了测量过程，并且发送ASK信号，那么MCU就可以读取相关数据。如果测量没有完成，传感器发送NACK信号，此时MCU必须重新发送启动传输时序，直至测量完成，MCU读取数据。

注意：测量的数据，温度和湿度均为两个字节。而且无论哪一种传输模式，测量的最大分辨率最大是14bit，数据的第二个字节SDA上最后两位是用来标记相关状态信息。其中bit1表示测量类型（0是温度，1是湿度）

灰色的区域是传感器控制的，如果不需要校验和，那么在接收完两个字节的数据之后就MCU直接发出NACK信号再接着发出停止时序(P)，则结束通信。

通常测量的最长时间取决于测量类型和分辨率.

在计算MCU通信时间时，测量温度选择最长测量时间是85ms，而测量相对湿度选择最长的时间是29ms。

传感器内部设置的默认分辨率为相对湿度12位和温度14位。SDA的输出数据被转换成两个字节的数据包，高字节MSB在前(左对齐)。每个字节后面都跟随一个应答位。两个状态位，即 LSB的后两位在进行物理计算前须置0。
计算湿度：其中SRH表示我们读取到的湿度原始数据。

计算温度：其中ST表示我们读取到的温度原始数据。

引脚选择 ​

移植至工程 ​

移植步骤中的导入.c和.h文件与【2.1 DHT11温湿度传感器】相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_sht20.c与bsp_sht20.h。见2.1.3.3 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_sht20.c中，编写如下代码。

c

#include "bsp_sht20.h"
#include "board.h"
#include "stdio.h"

void SHT20_GPIO_INIT(void)
{
                //打开SDA与SCL的引脚时钟
        rcu_periph_clock_enable(RCU_SCL);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_SDA);

        //设置SCL引脚模式为上拉输出
        gpio_mode_set(PORT_SCL, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_SCL);
        //设置引脚为开漏模式，翻转速度2MHz
        gpio_output_options_set(PORT_SCL, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_2MHZ, GPIO_SCL);
        //设置引脚输出高电平SCL等待信号
        gpio_bit_write(PORT_SCL, GPIO_SCL, SET);

        //设置SDA引脚
        gpio_mode_set(PORT_SDA, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_SDA);
        gpio_output_options_set(PORT_SDA, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_2MHZ, GPIO_SDA);
        gpio_bit_write(PORT_SDA, GPIO_SDA, SET);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Start
 * 函 数 说 明：IIC起始信号
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
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 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
 * 函 数 形 参：0应答  1非应答
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
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 数 名 称：IIC_Wait_Ack
 * 函 数 说 明：等待从机应答
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：1=无应答   0=有应答
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
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 数 名 称：IIC_Write
 * 函 数 说 明：IIC写一个字节
 * 函 数 形 参：dat写入的数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Write(uint8_t data)
{
        int i = 0;
        SDA_OUT();
        SCL(0);//拉低时钟开始数据传输

        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 数 名 称：IIC_Read
 * 函 数 说 明：IIC读1个字节
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：读出的1个字节数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
uint8_t IIC_Read(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);
    }
  return receive;
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：SHT20_Read
 * 函 数 说 明：测量温湿度
 * 函 数 形 参：regaddr寄存器地址 regaddr=0xE3测量温度 =0xE5测量湿度
 * 函 数 返 回：regaddr=0xE3时返回温度，regaddr=0xE5时返回湿度
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
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 -1\r\n");
    IIC_Write(regaddr);
    if( IIC_Wait_Ack() == 1 ) printf("error -2\r\n");

    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，编写如下代码。

c
#ifndef __BSP_SHT20_H__
#define __BSP_SHT20_H__

#include "gd32f4xx.h"


#define RCU_SCL  RCU_GPIOA
#define PORT_SCL GPIOA
#define GPIO_SCL GPIO_PIN_1

#define RCU_SDA  RCU_GPIOA
#define PORT_SDA GPIOA
#define GPIO_SDA GPIO_PIN_2


#define SDA_IN()  {gpio_mode_set(PORT_SDA, GPIO_MODE_INPUT,  GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_SDA);}        //SDA输入模式
#define SDA_OUT() {gpio_mode_set(PORT_SDA, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_SDA);}  //SDA输出模式

#define SCL(BIT)  gpio_bit_write( PORT_SCL, GPIO_SCL, BIT?SET:RESET)
#define SDA(BIT)  gpio_bit_write( PORT_SDA, GPIO_SDA, BIT?SET:RESET)
#define SDA_GET()  gpio_input_bit_get( PORT_SDA, GPIO_SDA)


void SHT20_GPIO_INIT(void);
float SHT20_Read(unsigned char regaddr);




#endif

移植验证 ​

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

c
/*
 * 立创开发板软硬件资料与相关扩展板软硬件资料官网全部开源
 * 开发板官网：www.lckfb.com
 * 技术支持常驻论坛，任何技术问题欢迎随时交流学习
 * 立创论坛：club.szlcsc.com
 * 关注bilibili账号：【立创开发板】，掌握我们的最新动态！
 * 不靠卖板赚钱，以培养中国工程师为己任
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2023-11-02     LCKFB-yzh    first version
 */
#include "board.h"
#include "bsp_sht20.h"

#define T_ADDR                0xf3        // 温度
#define PH_ADDR                0xf5        // 湿度

int main(void)
{
    board_init();
    bsp_uart_init();

    SHT20_GPIO_INIT();
    delay_ms(1000);
    printf("SHT20 Start!!\r\n");

    while(1)
    {
            printf("temperature = %.2f ℃\r\n",        SHT20_Read(T_ADDR) );
            printf("humidity = %.2f %%RH\r\n",        SHT20_Read(PH_ADDR) );
            delay_ms(1000);
    }
}

移植现象：每隔一秒测量一次温湿度，并发送至串口0。

代码下载

链接在开发板介绍章节的资料下载！！

本页面更新于: