基于I2C硬件协议的AHT20温湿度传感器的数据采集

最新推荐文章于 2024-12-13 11:09:13 发布
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文章标签： 单片机 stm32 嵌入式 传感器 icc
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一、I2C简介

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。

软件I2C

将芯片的两个GPIO引脚分别用作SCL及SDA，按照I2C的时序要求，直接控制引脚的输出信号(若是接收数据时则读取 SDA 电平)，就可以实现I2C通讯。由于是直接控制GPIO引脚的高低电平产生通讯时序，需要由CPU控制每个时刻的引脚状态，所以称为“软件模拟协议”方式即软件I2C方式。

硬件I2C

硬件I2C对应芯片上的I2C外设，具有相应的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，但是程序较为繁琐。硬件I2C是直接调用内部寄存器进行配置。对于硬件I2C来说，它需要I2C片上外设专门负责实现I2C通讯协议，只要配置好该外设，它就会自动根据协议要求产生I2C的通讯信号，收发数据并缓存起来，CPU只要检测该外设的状态和访问数据寄存器，就能完成数据收发。这种由硬件外设处理I2C协议的方式减轻了CPU的工作负担，并且使软件开发更简单。

软件I2C和硬件I2C的区别

硬件I2C的效率要远高于软件的，而软件I2C由于不受管脚限制，接口比较灵活。
可以看IIC写函数，看里面有木有调用现成的函数或者给某个寄存器赋值，如果有，则肯定是固件IIC功能，没有的话肯定是数据一个bit一个bit模拟发生送的，肯定用到了循环，则为模拟。

根据代码量判断，模拟的代码量肯定比固件的要大。

硬件IIC用法比较复杂，模拟IIC的流程更清楚一些。

硬件IIC速度比模拟快，并且可以用DMA

模拟IIC可以在任何管脚上，而硬件只能在固定管脚上。

软件i2c是程序员使用程序控制SCL,SDA线输出高低电平，模拟i2c协议的时序。一般较硬件i2c稳定，但是程序较为繁琐，但不难。

硬件i2c程序员只要调用i2c的控制函数即可，不用直接的去控制SCL,SDA高低电平的输出。但是有些单片机的硬件i2c不太稳定，调试问题较多。

二、AHT20测温湿度

使用的固件库的空白工程
在这里插入图片描述部分代码
main.c

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


int main(void)
{	
	delay_init();    	  
	uart_init(115200);	 //115200
	IIC_Init();
		while(1)
	{
		printf("开始温度湿度测量");
		read_AHT20_once();
		delay_ms(1500);
  }
}

i2c.c

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

uint8_t   ack_status=0;
uint8_t   readByte[6];
uint8_t   AHT20_status=0;

uint32_t  H1=0;  //Humility
uint32_t  T1=0;  //Temperature

uint8_t  AHT20_OutData[4];
uint8_t  AHT20sendOutData[10] = {0xFA, 0x06, 0x0A, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF};

void IIC_Init(void)
{					     
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );	
	   
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
 
	IIC_SCL=1;
	IIC_SDA=1;
 
}

void IIC_Start(void)
{
	SDA_OUT();     
	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;
}	  

void IIC_Stop(void)
{
	SDA_OUT();
	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;
	delay_us(4);							   	
}

u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
	u8 ucErrTime=0;
	SDA_IN();      
	IIC_SDA=1;delay_us(1);	   
	IIC_SCL=1;delay_us(1);	 
	while(READ_SDA)
	{
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
		{
			IIC_Stop();
			return 1;
		}
	}
	IIC_SCL=0;	   
	return 0;  
} 

void IIC_Ack(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=0;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}
		    
void IIC_NAck(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}					 				     
			  
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        
    u8 t;   
		SDA_OUT(); 	    
    IIC_SCL=0;
    for(t=0;t<8;t++)
    {              
        IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
        txd<<=1; 	  
		delay_us(2);   
		IIC_SCL=1;
		delay_us(2); 
		IIC_SCL=0;	
		delay_us(2);
    }	 
} 	    

u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
	unsigned char i,receive=0;
	SDA_IN();
  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)
			IIC_NAck();//nACK
	else
			IIC_Ack(); //ACK   
	return receive;
}
 
void IIC_WriteByte(uint16_t addr,uint8_t data,uint8_t device_addr)
{
	IIC_Start();  
	
	if(device_addr==0xA0) 
		IIC_Send_Byte(0xA0 + ((addr/256)<<1));
	else
		IIC_Send_Byte(device_addr);	    
	IIC_Wait_Ack(); 
	IIC_Send_Byte(addr&0xFF);  
	IIC_Wait_Ack(); 
	IIC_Send_Byte(data);     						   
	IIC_Wait_Ack();  		    	   
  IIC_Stop();
	if(device_addr==0xA0) //
		delay_ms(10);
	else
		delay_us(2);
}
 
uint16_t IIC_ReadByte(uint16_t addr,uint8_t device_addr,uint8_t ByteNumToRead)  
{	
		uint16_t data;
		IIC_Start();  
		if(device_addr==0xA0)
			IIC_Send_Byte(0xA0 + ((addr/256)<<1));
		else
			IIC_Send_Byte(device_addr);	
		IIC_Wait_Ack();
		IIC_Send_Byte(addr&0xFF);   
		IIC_Wait_Ack(); 
 
		IIC_Start();  	
		IIC_Send_Byte(device_addr+1);	   
		IIC_Wait_Ack();
		if(ByteNumToRead == 1)
		{
			data=IIC_Read_Byte(0);
		}
		else
			{
				data=IIC_Read_Byte(1);
				data=(data<<8)+IIC_Read_Byte(0);
			}
		IIC_Stop();	    
		return data;
}



void  read_AHT20_once(void)
{
	delay_ms(10);

	reset_AHT20();
	delay_ms(10);

	init_AHT20();
	delay_ms(10);

	startMeasure_AHT20();
	delay_ms(80);

	read_AHT20();
	delay_ms(5);
}


void  reset_AHT20(void)
{

	I2C_Start();

	I2C_WriteByte(0x70);
	ack_status = Receive_ACK();
	if(ack_status) printf("1");
	else printf("1-n-");
	I2C_WriteByte(0xBA);
	ack_status = Receive_ACK();
		if(ack_status) printf("2");
	else printf("2-n-");
	I2C_Stop();

	/*
	AHT20_OutData[0] = 0;
	AHT20_OutData[1] = 0;
	AHT20_OutData[2] = 0;
	AHT20_OutData[3] = 0;
	*/
}



void  init_AHT20(void)
{
	I2C_Start();

	I2C_WriteByte(0x70);
	ack_status = Receive_ACK();
	if(ack_status) printf("3");
	else printf("3-n-");	
	I2C_WriteByte(0xE1);
	ack_status = Receive_ACK();
	if(ack_status) printf("4");
	else printf("4-n-");
	I2C_WriteByte(0x08);
	ack_status = Receive_ACK();
	if(ack_status) printf("5");
	else printf("5-n-");
	I2C_WriteByte(0x00);
	ack_status = Receive_ACK();
	if(ack_status) printf("6");
	else printf("6-n-");
	I2C_Stop();
}



void  startMeasure_AHT20(void)
{
	//------------
	I2C_Start();

	I2C_WriteByte(0x70);
	ack_status = Receive_ACK();
	if(ack_status) printf("7");
	else printf("7-n-");
	I2C_WriteByte(0xAC);
	ack_status = Receive_ACK();
	if(ack_status) printf("8");
	else printf("8-n-");
	I2C_WriteByte(0x33);
	ack_status = Receive_ACK();
	if(ack_status) printf("9");
	else printf("9-n-");
	I2C_WriteByte(0x00);
	ack_status = Receive_ACK();
	if(ack_status) printf("10");
	else printf("10-n-");
	I2C_Stop();
}



void read_AHT20(void)
{
	uint8_t   i;

	for(i=0; i<6; i++)
	{
		readByte[i]=0;
	}

	//-------------
	I2C_Start();

	I2C_WriteByte(0x71);
	ack_status = Receive_ACK();
	readByte[0]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	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();

	//--------------
	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("꧰üá?");

	}
	printf("\r\n");
	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");
}




uint8_t  Receive_ACK(void)
{
	uint8_t result=0;
	uint8_t cnt=0;

	IIC_SCL = 0;
	SDA_IN(); 
	delay_us(4);

	IIC_SCL = 1;
	delay_us(4);

	while(READ_SDA && (cnt<100))
	{
		cnt++;
	}

	IIC_SCL = 0;
	delay_us(4);

	if(cnt<100)
	{
		result=1;
	}
	return result;
}



void  Send_ACK(void)
{
	SDA_OUT();
	IIC_SCL = 0;
	delay_us(4);

	IIC_SDA = 0;
	delay_us(4);

	IIC_SCL = 1;
	delay_us(4);
	IIC_SCL = 0;
	delay_us(4);

	SDA_IN();
}



void  SendNot_Ack(void)
{
	SDA_OUT();
	IIC_SCL = 0;
	delay_us(4);

	IIC_SDA = 1;
	delay_us(4);

	IIC_SCL = 1;
	delay_us(4);

	IIC_SCL = 0;
	delay_us(4);

	IIC_SDA = 0;
	delay_us(4);
}


void I2C_WriteByte(uint8_t  input)
{
	uint8_t  i;
	SDA_OUT();
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		IIC_SCL = 0;
		delay_ms(5);

		if(input & 0x80)
		{
			IIC_SDA = 1;
			//delaymm(10);
		}
		else
		{
			IIC_SDA = 0;
			//delaymm(10);
		}

		IIC_SCL = 1;
		delay_ms(5);

		input = (input<<1);
	}

	IIC_SCL = 0;
	delay_us(4);

	SDA_IN();
	delay_us(4);
}	


uint8_t I2C_ReadByte(void)
{
	uint8_t  resultByte=0;
	uint8_t  i=0, a=0;

	IIC_SCL = 0;
	SDA_IN();
	delay_ms(4);

	for(i=0; i<8; i++)
	{
		IIC_SCL = 1;
		delay_ms(3);

		a=0;
		if(READ_SDA)
		{
			a=1;
		}
		else
		{
			a=0;
		}

		//resultByte = resultByte | a;
		resultByte = (resultByte << 1) | a;

		IIC_SCL = 0;
		delay_ms(3);
	}

	SDA_IN();
	delay_ms(10);

	return   resultByte;
}


void  set_AHT20sendOutData(void)
{
	/* --------------------------
	 * 0xFA 0x06 0x0A temperature(2 Bytes) humility(2Bytes) short Address(2 Bytes)
	 * And Check (1 byte)
	 * -------------------------*/
	AHT20sendOutData[3] = AHT20_OutData[0];
	AHT20sendOutData[4] = AHT20_OutData[1];
	AHT20sendOutData[5] = AHT20_OutData[2];
	AHT20sendOutData[6] = AHT20_OutData[3];

//	AHT20sendOutData[7] = (drf1609.shortAddress >> 8) & 0x00FF;
//	AHT20sendOutData[8] = drf1609.shortAddress  & 0x00FF;

//	AHT20sendOutData[9] = getXY(AHT20sendOutData,10);
}


void  I2C_Start(void)
{
	SDA_OUT();
	IIC_SCL = 1;
	delay_ms(4);

	IIC_SDA = 1;
	delay_ms(4);
	IIC_SDA = 0;
	delay_ms(4);

	IIC_SCL = 0;
	delay_ms(4);
}



void  I2C_Stop(void)
{
	SDA_OUT();
	IIC_SDA = 0;
	delay_ms(4);

	IIC_SCL = 1;
	delay_ms(4);

	IIC_SDA = 1;
	delay_ms(4);
}

编译生成hex文件
在这里插入图片描述
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在这里插入图片描述

三、实验结果

对着传感器哈了口气，温度湿度都有提升
在这里插入图片描述动图效果
在这里插入图片描述

asdaaaazzzxxc
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m0_58344947的博客
09-20 339
先是iic.c部分的代码，主要负责时序的内容(初始化，开始，结束，写入，读出，应答和非应答)最后是主函数的调用部分，应为iic不支持浮点型，所以需要转为整数然后通过取余来算小数。首先是整个函数的头文件部分包括IIC.h和si7006.h的内容。后面是si7006.c的代码内容，主要用于 温湿度的测量数字量。然后是功能函数部分的代码块，包括iic.c和si7006.c。然后是si7006的内容。
嵌入式项目学习：实现基于Arduino的温湿度监测系统
DevCyberX的博客
09-05 780
将传感器的VCC引脚连接到Arduino的5V引脚，GND引脚连接到GND引脚，以及数据引脚连接到Arduino的数字引脚2。然后，点击Arduino IDE的“上传”按钮，将代码上传到开发板上。嵌入式系统提供了无限的可能性，通过学习和实践，您可以掌握嵌入式开发的基本原理和技能，创造出更多令人惊叹的项目和应用。在库管理器中，搜索“DHT”，然后安装“DHT sensor library”库。以下是一个简单的示例，用于读取DHT11传感器的温度和湿度值，并通过串口打印输出。步骤4：上传和运行代码。
ZigBee 开发入门—实战温度传感器DS18B20 嵌入式技术
PixelPusher的博客
08-16 350
通过使用 DS18B20 温度传感器和 ZigBee 网络设备，我们能够轻松地获取温度数据并进行进一步的处理。这段代码中，我们使用了 OneWire 库和 DallasTemperature 库来读取 DS18B20 传感器的温度值。以上是关于 ZigBee 开发入门和温度传感器 DS18B20 的基础知识和源代码示例，请按照教程进行实践，并根据需要进行修改和优化。在本文中，我们将探讨如何使用 ZigBee 技术开发一个基于嵌入式系统的温度传感器应用程序。函数中初始化传感器，并在。
STC15W204S单片机控制AHT15/AHT10温湿度传感器数据读取
综合以上信息，开发者可以了解如何使用STC15W204S单片机通过软件模拟I2C接口与AHT15/AHT10温湿度传感器通信，并通过串口输出采集到的环境数据。这对于进行环境监测项目或需要实时温湿度反馈的系统设计具有重要的参考...
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