基于STM32F103实现AHT20温湿度传感器的数据采集

最新推荐文章于 2025-02-07 18:15:06 发布

Liang55_55

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文章标签： stm32 单片机嵌入式硬件

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Liang55_55/article/details/121474894

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一、I2C总线协议

（一）什么是I2C协议

I2C 通讯协议(Inter－Integrated Circuit)是由 Phiilps 公司开发的，由于它引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要 USART、CAN 等通讯协议的外部收发设备，现在被广泛地使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。

（二）I2C 协议的物理层和协议层

①物理层
I2C是一个支持设备的总线。可连接多个 I2C 通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。对于I2C 总线，只使用两条总线线路，一条双向串行数据线(SDA) ，一条串行时钟线(SCL)。
②协议层
I2C 的协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等环节。
下图为起始信号和停止信号
在这里插入图片描述数据有效性（只有在SCL处于高电平时，SDA的数据传输才是有效的）
响应

（三）硬件I2C与软件I2C

硬件I2C对应芯片上的I2C外设，有相应I2C驱动电路，其所使用的I2C管脚也是专用的，因而效率要远高于软件模拟的I2C；一般也较为稳定，但是程序较为繁琐。硬件（固件）I2C是直接调用内部寄存器进行配置；而软件I2C是没有寄存器这个概念的。

软件I2C一般是使用GPIO管脚，用软件控制SCL,SDA线输出高低电平，模拟i2c协议的时序。
主要区别：

1.硬件IIC用法比较复杂，模拟IIC的流程更清楚一些。

2.硬件IIC速度比模拟快，并且可以用DMA

3.模拟IIC可以在任何管脚上，而硬件只能在固定管脚上。

二、实现AHT20温湿度采集程序

AHT20相关信息：http://www.aosong.com/class-36.html
主要代码：
主函数

#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "bsp_i2c.h"


int main(void)
{	
	delay_init();     
	uart_init(115200);	//串口通信波特率115200
	IIC_Init();
		while(1)
	{
		printf("温度湿度显示");
		read_AHT20_once();
		delay_ms(1500);
  }
}

模块初始化

void  read_AHT20_once(void)
{
	delay_ms(10);

	reset_AHT20();//重置AHT20芯片
	delay_ms(10);

	init_AHT20();//初始化AHT20芯片
	delay_ms(10);

	startMeasure_AHT20();//开始测试AHT20芯片
	delay_ms(80);

	read_AHT20();//读取AHT20采集的到的数据
	delay_ms(5);
}

模块读取及输出信息

void read_AHT20(void)
{
	uint8_t   i;

	for(i=0; i<6; i++)
	{
		readByte[i]=0;
	}
	I2C_Start();//I2C启动

	I2C_WriteByte(0x71);//I2C写数据
	ack_status = Receive_ACK();//收到的应答信息
	readByte[0]= I2C_ReadByte();//I2C读取数据
	Send_ACK();//发送应答信息

	readByte[1]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[2]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[3]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[4]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[5]= I2C_ReadByte();
	SendNot_Ack();
	//Send_ACK();

	I2C_Stop();//I2C停止函数
	//如果读取过程没有问题，就对读到的数据进行相应的处理
	if( (readByte[0] & 0x68) == 0x08 )
	{
		H1 = readByte[1];
		H1 = (H1<<8) | readByte[2];
		H1 = (H1<<8) | readByte[3];
		H1 = H1>>4;

		H1 = (H1*1000)/1024/1024;

		T1 = readByte[3];
		T1 = T1 & 0x0000000F;
		T1 = (T1<<8) | readByte[4];
		T1 = (T1<<8) | readByte[5];

		T1 = (T1*2000)/1024/1024 - 500;

		AHT20_OutData[0] = (H1>>8) & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[1] = H1 & 0x000000FF;

		AHT20_OutData[2] = (T1>>8) & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[3] = T1 & 0x000000FF;
	}
	else
	{
		AHT20_OutData[0] = 0xFF;
		AHT20_OutData[1] = 0xFF;

		AHT20_OutData[2] = 0xFF;
		AHT20_OutData[3] = 0xFF;
		printf("读取失败");

	}
	printf("\r\n");
	//根据温度和湿度的计算公式，计算后输出结果，通过串口发送到上位机显示
	printf("温度:%d%d.%d",T1/100,(T1/10)%10,T1%10);
	printf("湿度:%d%d.%d",H1/100,(H1/10)%10,H1%10);
	printf("\r\n");
}

三、硬件连接及效果

（一）硬件连接

SCL连接PB6，SDA连接PB7
在这里插入图片描述

（二）实现效果

将手放在传感器上，温度发生变化
在这里插入图片描述

四、总结

通过实验对I2C协议有一些了解，但是还不能很好的看懂代码，还需要加强学习。

五、参考

https://blog.youkuaiyun.com/weixin_40774605/article/details/88399276?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522163757068716780265411720%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334…%2522%257D&request_id=163757068716780265411720&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_allsobaiduend~default-1-88399276.first_rank_v2_pc_rank_v29&utm_term=%E7%A1%AC%E4%BB%B6I2C%E4%B8%8E%E8%BD%AF%E4%BB%B6I2C&spm=1018.2226.3001.4187
https://blog.youkuaiyun.com/m0_58414679/article/details/121410352?spm=1001.2014.3001.5501
https://blog.youkuaiyun.com/qq_43279579/article/details/111597278