<h3 style="line-height:1.8"> 1、项目介绍</h3> <hr> <p style="line-height:1.8">使用盛思锐温湿度传感器+STM32G030K6T6，完成温度和湿度的实时采集。</p> <p style="line-height:1.8">感谢嘉立创提供免费的训练营活动！</p> <p style="line-height:1.8">感谢盛思锐出品的优秀温湿度传感器！</p> <p style="line-height:1.8">为你们点赞！</p> <p style="line-height:1.8"> </p> <h3 style="line-height:1.8">*2、项目属性</h3> <hr> <p style="line-height:1.8"><span style="color:#000000;font-size:14px">项目整体难度不大，嘉立创工程师带领大家从零开始，手把手完成整个项目，非常适合新手学习，我一个电子小白都能完成，相信我你也一样可以的。</span></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <h3 style="line-height:1.8">3、开源协议</h3> <hr> <p style="line-height:1.8">GPL3.0</p> <p style="line-height:1.8"> </p> <h3 style="line-height:1.8">4、硬件部分</h3> <hr> <p style="line-height:1.8">（1）电路原理图</p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/3557af5e80fc4c1fa7a81a77c6e1889f.png" alt="" width="1170" height="825"></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8">（2）PCB布线图</p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/c9a746a9c0ca47f8a6e8913d9bf4e011.png" alt="" width="1026" height="640"></p> <p> </p> <p>（3）3D模型图</p> <p> </p> <h3 style="line-height:1.8;text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/ab6db81b665349dda2f0675792058402.png" alt="" width="884" height="521"></h3> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8">（4）盛思锐温湿度传感器模块</p> <p style="line-height:1.8"> </p> <div> <p><span>    桌面温湿度仪上使用盛思锐公司出品的SHT40温湿度传感器模块用于检测温湿度，</span></p> <p id="ua82507aa"></p> </div> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/c261025301f9444e9b2485858a5e2949.png"></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p><span>SHT40采用IIC进行通信，</span>查看<a href="https://atta.szlcsc.com/upload/public/pdf/source/20211021/851BA36A5CA574D725310F52CADA4510.pdf" target="_blank">SHT40的数据手册</a><span>可知，0x44是IIC地址；当地址最低位是0，表示读数据，最低位是1，表示写数据；</span>当发送0xFD指令时，代表高精度测量温湿度；</p> <p><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/5ec0cd3945f64301a080aa3d9744b03e.png"></p> <p><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/dd52e82e2b554605bf50049e421d04c3.png"></p> <p><img style="display:block;margin-left:auto;margin-right:auto" src="//image.lceda.cn/oshwhub/f2b5190871d64ebd96a484c888f2184c.png"></p> <p>通过对数据进行公式计算可以得出温湿度；</p> <p><img style="display:block;margin-left:auto;margin-right:auto" src="//image.lceda.cn/oshwhub/0e80e0038f2c4d63a2515e1beda2c9a6.png"></p> <p> </p> <p style="line-height:1.8">（5）磁珠</p> <p style="line-height:1.8">    磁珠在抗干扰方面具有重要作用。它主要用于抑制高频信号和消除传输线结构中的RF噪声，从而减少电磁干扰（EMI）。磁珠允许直流信号通过，但能有效滤除交流信号，特别是射频RF能量。此外，磁珠还具有吸收静电脉冲的能力，有助于保护电路免受意外电气冲击。所以，在电源部分，加了一个谱罗德生产的贴片磁珠，对电路进行保护。</p> <p style="line-height:1.8;text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/63513f68e167421fa2f2095ef45ff398.png"></p> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/36886b2c6c7c4779b260e480d76893f3.png"></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <h3 style="line-height:1.8">5、软件部分</h3> <hr> <p style="line-height:1.8">见附件 ，软件分为两个版本，一个是常亮版本，用于调试使用；另一个是低功耗模式，可以用于实际使用的场景下，按一下按钮以后，会交替显示几次温湿度，然后进入休眠，减少电量消耗。</p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8">（1）数码管+三态移位寄存器</p> <div> <p>       数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管，也称 LED 数码管。数码管按段数可分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元，就是多的那个小数点（DP），这个小数点可以更精确的表示数码管想要显示的内容，如图所示：</p> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/de169eadc5a242ba99d4f5bed073a4c0.png"></p> <p>        按显示多少个发光二极管（8）可分为 1 位、 2 位、 3 位、 4 位、 5 位、 6 位、7 位等数码管。</p> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/0a432e7b0717435da2e56bc199041a88.png"></p> <p>        按连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。</p> <p>        <strong>共阳数码管</strong>是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。</p> <p>        <strong>共阴数码管</strong>是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND ，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。<span>     </span></p> <p style="text-align:center"><span><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/e4310152bf3f401dbff86596d51d7cc7.png"></span></p> <p style="text-align:center"> </p> <p style="text-align:left"><span>       数码管显示工作方式有两种：<strong>静态显示方式和动态显示</strong>方式。</span></p> <p style="text-align:left"><span>        静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种方法的优点是占用CPU时间少，显示便于监测和控制。缺点是硬件电路比较复杂，成本较高，比如使用4个静态数码管，那么就需要32个IO来控制。</span></p> <p style="text-align:left"><span><br>        动态显示的特点是将所有数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人感觉各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。</span></p> <p style="text-align:center"> </p> <p><span>      本系统通过两个共阴极3位数码管来显示温度和湿度数据，考虑到引脚数量，这里加入3个移位寄存器SN74HC595PWR来驱动共阴极数码管；</span></p> <p><span><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/c04f05a6273f44b68d613f92f6e44d13.png"></span></p> <p style="text-align:center"> <img src="//image.lceda.cn/oshwhub/6b51b945fb2d4543a7693faf582322c5.png"></p> <p>共阴段码：</p> <div> <table> <tr> <td style="text-align:center">段码</td> <td>字符</td> <td>段码</td> <td>字符</td> <td>段码</td> <td>字符</td> <td>段码</td> <td>字符</td> </tr> <tr> <td>0x3f</td> <td>0</td> <td>0x6d</td> <td>5</td> <td>0x77</td> <td>A</td> <td>0x71</td> <td>F</td> </tr> <tr> <td>0x06</td> <td>1</td> <td>0x7d</td> <td>6</td> <td>0x7c</td> <td>B</td> <td>0x00</td> <td>无显示</td> </tr> <tr> <td>0x5b</td> <td>2</td> <td>0x07</td> <td>7</td> <td>0x39</td> <td>C</td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr> <td>0x4f</td> <td>3</td> <td>0x7f</td> <td>8</td> <td>0x5e</td> <td>D</td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr> <td>0x66</td> <td>4</td> <td>0x6f</td> <td>9</td> <td>0x79</td> <td>E</td> <td> </td> <td> </td> </tr> </table> </div> </div> <div> <p id="u816407a2"><span>        </span></p> <p><span>        SN74HC595驱动时序相对简单，首先输入高电平或低电平到SER引脚中，随后产生一个SCLK的上升沿，将数据发送出去，这里是8位数据移位寄存器，所以循环8次，最后一个RCLK的上升沿将数据锁存住，保持不变，直到下一次发送；</span></p> <p id="ud8625ed8"><span>        这里模拟一下发送时序；首先待发送的数据是0xFE（1111 1110），</span><span>此时先发送最高位，也就是0xFE&0x80，判断高低电平；随后数据被送入QA；</span><span>然后继续，发送次高位，也就是(0xFE<<1)&0x80，判断高低电平，随后之前的数据被挤到QB，这个数据移位到QA。</span><span>依次类推...</span></p> </div> <p style="line-height:1.8;text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/9cae107f99a5471a87a925b63edb0ede.png"></p> <div> </div> <p style="line-height:1.8">（2）I2C</p> <div> <p id="uec30c564"><span>IIC是一种两线式双向同步串行总线协议，双向的意思是指通信双方均可发送与接受数据；同步是指通信双方具有相同的时钟脉冲（SCL线）。</span></p> <p id="u46615239"><span>在IIC中把设备分为主设备与从设备，一般来说，谁控制时钟线谁就是主设备；</span></p> <p id="u13d4f639"><span>IIC设备均有一个器件地址，在多个设备通信时，根据器件地址来进行辨别；</span></p> <p id="u873b7b3a"><span>IIC是半双工通信，同一时间内仅支持单向通信（只有一根数据线）；</span></p> <p id="ue23c6a1c"><span>单片机的IIC引脚通常设置为开漏输出，通过外部的上拉电阻来输出高电平，这样做的好处是防止多个设备通信时，信号混乱。</span></p> <p id="ubc3f08d2"><span>在整个IIC通信过程中，主要包含以下几个过程；</span></p> <ul> <li id="u8c6dc0df"><span>主机开始时序；</span></li> <li id="u021084e3"><span>主机发送地址时序；</span></li> <li id="uca9395b3"><span>主机等待从机应答时序；</span></li> <li id="u816d6856"><span>主机发送读/写数据时序；</span></li> <li id="ue3aabf3a"><span>主机等待从机应答时序；</span></li> <li id="u7f1d0ceb"><span>停止时序；</span></li> </ul> </div> <p style="line-height:1.8">（3）电压采集</p> <p style="line-height:1.8">（4）盛思锐温湿度传感器模块</p> <p style="line-height:1.8"> </p> <h3 style="line-height:1.8">6、打怪经过</h3> <hr> <p style="line-height:1.8">第一次搞铁板烧贴片，第一次用STM32CubeMX，第一次用I2C，第一次用盛思锐的温湿度传感器，折腾的过程痛并快乐着，但是结果是美丽的，<strong>生命的意义不就在于不断挑战自己，突破自己吗？</strong></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8">（1）第一次尝试焊接贴片器件，使用粗针头放置锡膏过多，导致连锡非常严重。以后每个焊点少量使用锡膏即可。铁板烧焊接器件一定要先焊接引脚多的，不容易焊的，电容、电阻、LED往后放，他们反而容易处理。</p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8">（2）连锡的处理方法：抹上适量的助焊剂，然后使用刀头甩出来；使用吸锡带，加热的情况下吸走多余的锡；补上点锡，用电烙铁向外拖，带走多余的锡膏，相关教程：https://www.bilibili.com/video/BV1Xa411u7mg</p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8">（3）在下载程序的时候，出现能够识别下载器，但是无法通讯的问题，提示错误：<strong>SWD/JTAG Communication Failure连接失败，</strong>检查发现VDD与3V网络未连接，导致无法给MCU供电，L1到R3飞线连接后，下载正常。</p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/29594edfc3264ac2bb136fe478a2944b.png"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/cbfb9869f502424ca6c5fbf8d65d432d.png"></p> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/cf762484bf214364a8ff7d3b8d9a0cd6.png"></p> <p style="text-align:center"> </p> <p style="line-height:1.8">（4）STM32CubeMX编程方式非常简单省力，对新手友好，可以多使用，拖拖拽拽就能写程序，不用记那么多让人头疼的东西多好啊。</p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8">（5）Keil安装MCU对应软件包速度很慢，可以自己下载以后，手动安装，下载地址<a href="https://www.keil.arm.com/devices/" target="_blank"><u>https://www.keil.arm.com/devices/</u></a> 首先搜索对应的型号，比如STM32F103C8，</p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/cb6cf0a9289c448697e9f114add2a826.png"></p> <p> </p> <p>搜索以后点击对应的MCU连接，进入详细页面，点击红框内的内容，进入下载界面</p> <p> </p> <p><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/a313e5f855e643d7bb723f984bf2c0ce.png"></p> <p><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/2277f7bda2814480b95fcd70ac90f9bd.png"></p> <p> </p> <p>（6）使用沁恒下载器下载的时候，需要打开沁恒的下载器工具WCH-LinkUtility.exe，切换模式到WCH-LinkDAP-WVINUSB，先点“get”获取支持的模式列表，然后选中WCH-LinkDAP-WVINUSB点“set”。设置完毕以后，记得关闭WCH-LinkUtility.exe，防止占用下载器导致keil连接失败。</p> <p> </p> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/15a010cb1ff74617b9b0928ba7f9149a.png"></p> <p style="text-align:center"> </p> <p><strong>K</strong><strong>eil中使用方法：</strong></p> <p> </p> <ul> <li>打开魔法棒（Options for Target ）。</li> <li> </li> </ul> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/03d8ee4cf3d9433e9d3d917d391e8e85.png"></p> <p> </p> <ul> <li>点击Debug，选择使用CMSIS-DAP Debugger。</li> </ul> <p style="text-align:center"> </p> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/d152aa1ac71d44c8991a2f6968e0c7b5.png"></p> <p style="text-align:center"> </p> <ul> <li>点击Settings，如果左侧能识别序列号，右侧可以识别sw设备，就可以正常使用了。</li> </ul> <p> </p> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/98a984828d364720b35a9c82ff69a340.png"></p> <p> 选中“Reset and Run”下载程序后自动重新运行,否则需要你手动断电再上电</p> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/d3ae5e8b081645d69266e803e89fcc53.png" width="616" height="459"></p> <p>（7）焊接LED没有注意正反，导致其中一个反接了，电路不通，写入程序后无法正常执行，修改以后点灯成功。</p> <p> </p> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/f0e3f791b07f415e94264ec2114f68f3.png"></p> <p style="text-align:center"> </p> <p style="text-align:left">（8）数码管显示不正常问题的处理：三个595，其中第一个连锡没处理好，在测试程序的时候，遇到问题：</p> <ul> <li>第一个显示不正常，显示不全</li> <li>第二个数码管三段显示相同的数字正常，如果让三段显示不同的数字就会出现999</li> </ul> <p>      处理好连锡以后，2个数码管都正常了</p> <p> </p> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/07af3f3aea98418fb9ed6a6c3a432608.png"></p> <p style="text-align:center"> </p> <p>（9）i2c问题处理：只要启用i2c，数码管就失效，有人建议使用软件i2c，尝试使用软件模拟i2c功能，发现问题依然存在</p> <p>          <strong>个人排查思路：</strong></p> <ul> <li>软件方面：基本可以确定软件没问题，使用官方代码存在相同问题，如果要进一步排查，可以用别的stm单片机测试一下i2c功能，并读取温湿度模块的值；</li> <li>检查i2c功能的两个IO口p8和p9是否存在短接的情况，可能直接短接，也可能是温湿度模块底座引脚短接；（<strong>发现问题出在这里，温湿度模块底座有两个连锡短接</strong>）</li> <li>写入程序，运行i2c功能后，用万用表测量引脚输出，看是否正常</li> </ul> <p> </p> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/009b17aa88a844e09d323a0cb02b6019.png"></p> <p style="text-align:center"> </p> <p>清除连锡以后，重新写入程序，显示正常</p> <p> </p> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/26d5d225b6ce4c6aba4b869c5ca0d44c.png"></p> <p style="text-align:center"> </p> <p style="text-align:left">（10）下载成功一次以后，再下载失败问题</p> <p>写入官方程序以后，再一次烧写程序，会遇到弹窗三连，这个问题是因为程序为了省电，让系统进入了低功耗模式，这时候按一下板子上的按键激活程序或者重新上电，就可以写入了。<span style="color:#2dc26b"><strong>这个问题群里的朋友们遇到的比较多，希望后面的人复刻的时候注意一下。</strong></span></p> <p style="text-align:center"> </p> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/3742850e231a469390fda1cb8f72b4f8.png"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/34245b354f93439bb68134aa7a4a35fc.png"></p> <p style="text-align:center"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/093f42d0e4b146f4973acff1969a23ca.png"></p> <p style="text-align:left"> </p> <p style="text-align:center"><span style="color:#e03e2d"><strong>历经九九八十一难，终于成功修得正果！</strong></span></p> <h3 style="line-height:1.8">7、BOM清单</h3> <hr> <p style="line-height:1.8">见附件 </p>