#第九届立创电赛#温湿度检测仪-5763796A - 立创电子设计大赛

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第九届立创电子设计开源大赛

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GPL 3.0

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#第九届立创电赛#温湿度检测仪-5763796A

创建时间：10个月前

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描述

<div class="document"> </div> <h3 class="document">* 1、项目功能介绍</h3> <div class="document"><hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 这个项目是一个基于STM32G030K6T6微控制器的桌面温湿度检查仪。该设备小巧轻便，既可以作为桌面装饰美化环境，也可以在闲暇时用来查看当前环境的温度和湿度。为了达到更长的电池续航时间，设备采用了节能设计，平时处于低功耗的睡眠模式，通过按下外部按键即可唤醒进行数据采集，并将结果显示在数码管上。系统使用两节5号电池供电，大约提供3V的电压，这样的设计使得在睡眠唤醒的工作模式下，两节电池可以使用非常长的时间。主控芯片STM32G030K6T6内置丰富的外设接口，如SPI、I²C等，可以轻松地与盛思睿SHT40温湿度传感器通信，获取准确的温湿度数据。整个系统不仅实用，而且具有一定的趣味性和装饰性，非常适合DIY爱好者制作。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*2、项目属性</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 该项目非首次公开，也非原创，同时也没有获奖，按照立创开源平台的开源项目进行的复刻。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 3、开源协议</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 开源协议：GPL 3.0 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*4、硬件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 1.电源部分 采用了两节5号电池供电，供电电压3V。使用PMOS管来防止电压输入反接烧坏电路。使用两个10kΩ电阻分压来测量电池电压，电阻精度选择1%，使得测量电压尽量精准。 <img src="//image.lceda.cn/oshwhub/b92099e7809c41fbac5077a46a222557.png"> 2.主控部分 选用了32.768K的晶振来提升时钟准确性。 <img src="//image.lceda.cn/oshwhub/49cd8e3323b344aebd8b3b5b4fc2e8f0.png"> <img src="//image.lceda.cn/oshwhub/222621c2471848818051335cd139f6a8.png"> 注意：在布线时晶振尽量靠近芯片，减少干扰。 3.显示部分 显示部分需要显示温湿度，所以采用了两个3位数码管，即显示精度为0.1。3位数码管为了方便控制数码管显示，我们采用了3个移位寄存器芯片SN74HC595PWR芯片来控制数码管显示。2个移位寄存器芯片各控制一个数码管的段选即控制数码管显示什么；另一个芯片控制两个数码管的位选，即哪个数码管3位中的那一位显示。这样画电路很容易实现软件，我们只需要先控制位选，再控制段选就可以了。 <img src="//image.lceda.cn/oshwhub/bfb7710c1fbc44e0b86f6a518c0acbc6.png"> <img src="//image.lceda.cn/oshwhub/b8b5de9defa6458e946ebe9fb09bdcdb.png"> 4.传感器部分 温湿度传感器采用的是盛思锐的SHT40，可以同时测量温湿度，采用I2C读取温湿度。这里采用了10K上拉电阻，给I2C通信过程中一个确定的信号，保证通信质量和稳定。 <img src="//image.lceda.cn/oshwhub/f79c9ddadc97415282611959b81d2c41.png"> 5.按键和LED部分 显示结束后，芯片将进入睡眠模式，延长使用时间。这里采用按键用来唤醒芯片进行显示温湿度。LED灯的设计可以用来检测SN74HC595PWR芯片和电灯科技。 <img src="//image.lceda.cn/oshwhub/d2190a061ed14da0bd8d14ef937e1850.png"> <img src="//image.lceda.cn/oshwhub/70d193624e16404db52563d3de43ade6.png"> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*5、软件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"></div> <div class="document">STM32配置可以使用STM32CubeProgrammer配置，也可以使用STM32CubeProgrammer配置完时钟和下载口后，自己写。</div> <div class="document"> </div> <div class="document">1.I2C配置</div> <div class="document">这里使用硬件I2C，配置完引脚后，直接调用I2C硬件读取函数。按照SHT40的数据手册，I2C地址是0X44，寻址是 7 位 I2C 地址，后跟第八位来指示通信方向： “0” 表示向从设备传输数据，即“写”，而 “1” 表示“读”请求，所以在调用函数时，要注意地址。</div> <div class="document">根据<a href="https://item.szlcsc.com/24072575.html?fromZone=s_s__%2522c22437501%2522" target="_blank">数据手册</a>，对读取的数据进行如下处理，代码如下：</div> <div class="document"><code>void SHT40_Read_RHData(float *temperature,float *humidity)</code> <code>{</code> <code> uint8_t writeData[1] = {0xFD};</code> <code> uint8_t readData[6] = {0};</code> <code> uint32_t tempData = 0;</code> <code> HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, (uint16_t)SHT40_Write, (uint8_t *)writeData, 1, HAL_MAX_DELAY);</code> <code> HAL_Delay(10);</code> <code> HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, (uint16_t)SHT40_Read, (uint8_t *)readData, 6, HAL_MAX_DELAY);</code> <code> </code> <code> tempData = readData[0]<<8 | readData[1];</code> <code> *temperature = (tempData * 175.0f) / 65535.0f - 45;</code> <code> </code> <code> tempData = readData[3]<<8 | readData[4];</code> <code> *humidity = (tempData * 125.0f) / 65535.0f - 6;</code> <code>}</code></div> <div class="document">这里采用指针获取数据。</div> <div class="document"> </div> <div class="document">2.按键配置</div> <div class="document">唤醒引脚配置中断，使用中断判断按键确实被按下，按键配置是上拉，根据电路，按键按下是接低，则是下降沿。中断配置成下降沿触发回调，按下后调用I2C读取温湿度。</div> <div class="document"> 3.数码管显示 数码管引脚配置采用标准配置，依次配置时钟、引脚、模式、上下拉、速度、复用。 <code>/* GPIO Ports Clock Enable */</code> <code> __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();</code> <code> __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();</code> <code> </code> <code> /*Configure GPIO pins : PBPin PBPin */</code> <code> GPIO_InitStruct.Pin = LED1_SER_Pin|LED_TEST_Pin;</code> <code> GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;</code> <code> GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;</code> <code> GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;</code> <code> HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);</code> <code> </code> <code> /*Configure GPIO pins : PAPin PAPin PAPin PAPin</code> <code> PAPin PAPin PAPin PAPin */</code> <code> GPIO_InitStruct.Pin = LED2_SER_Pin|LED2_RCLK_Pin|LED2_SCLK_Pin|DIG_SER_Pin</code> <code> |DIG_RCLK_Pin|DIG_SCLK_Pin|LED1_RCLK_Pin|LED1_SCLK_Pin;</code> <code> GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;</code> <code> GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;</code> <code> GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;</code> <code> HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);</code> 引脚配置完成后，就可以测试数码管显示了。按照SN74HC595PWR的时序图来进行数据传输来显示。 <img src="//image.lceda.cn/oshwhub/4b57337e93c34fe989656a23e4d9bf08.png"> 数据输入流程： <ol> <li>数据输入阶段：在SRCLK的上升沿，SER上的数据被加载到移位寄存器的第一个位置。</li> <li>数据移位阶段：随着SRCLK的持续上升沿，数据逐位向右移动，直到到达最后一个位置。</li> <li>数据锁定阶段：在RCLK的上升沿，移位寄存器的内容被锁存在输出端口。</li> <li>数据输出阶段：此时，输出端口（QA-QH）反映出移位寄存器的内容。</li> <li>清零阶段：当SRCLR变为低电平，移位寄存器被清零。所以在硬件电路中SRCLR接了3V。</li> </ol> 按照这个流程，控制一个数码管显示需要8位数据，所以使用for循环输入一个8位数据，这里我们先传高位再传低位数据。 <code> for(i = 0;i < 8;i++)</code> <code> {</code> <code> if(((sendValue << i)&0x80)!=0) //如果数据第一位是1</code> <code> {</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED1_SER_GPIO_Port,LED1_SER_Pin,GPIO_PIN_SET); //高电平</code> <code> }</code> <code> else</code> <code> {</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED1_SER_GPIO_Port,LED1_SER_Pin,GPIO_PIN_RESET); //低电平</code> <code> }</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED1_SCLK_GPIO_Port,LED1_SCLK_Pin,GPIO_PIN_RESET); //产生一个SCLK上升沿</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED1_SCLK_GPIO_Port,LED1_SCLK_Pin,GPIO_PIN_SET);</code> <code> }</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED1_RCLK_GPIO_Port,LED1_RCLK_Pin,GPIO_PIN_RESET); //产生一个RCLK上升沿</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED1_RCLK_GPIO_Port,LED1_RCLK_Pin,GPIO_PIN_SET);</code> 再控制数码管之前我们应该把对应数码管使能，即控制第三个SN74HC595PWR芯片控制数码管的使能。代码参考上面，把控制引脚换成第三个SN74HC595PWR芯片的DIG_RCLK_Pin、DIG_SCLK_Pin、DIG_SER_Pin即可。 具体驱动代码: <code>void SN74HC595_Send_Data(unsigned char sn_num,unsigned int sendValue)</code> <code>{</code> <code> uint8_t i = 0;</code> <code> if(sn_num == SN_LED1) //第一个数码管</code> <code> {</code> <code> for(i = 0;i < 8;i++)</code> <code> {</code> <code> if(((sendValue << i)&0x80)!=0) //如果数据第一位是1</code> <code> {</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED1_SER_GPIO_Port,LED1_SER_Pin,GPIO_PIN_SET); //高电平</code> <code> }</code> <code> else</code> <code> {</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED1_SER_GPIO_Port,LED1_SER_Pin,GPIO_PIN_RESET); //低电平</code> <code> }</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED1_SCLK_GPIO_Port,LED1_SCLK_Pin,GPIO_PIN_RESET); //产生一个SCLK上升沿</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED1_SCLK_GPIO_Port,LED1_SCLK_Pin,GPIO_PIN_SET);</code> <code> }</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED1_RCLK_GPIO_Port,LED1_RCLK_Pin,GPIO_PIN_RESET); //产生一个RCLK上升沿</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED1_RCLK_GPIO_Port,LED1_RCLK_Pin,GPIO_PIN_SET);</code> <code> }</code> <code> else if(sn_num == SN_LED2)</code> <code> {</code> <code> for(i = 0;i < 8;i++)</code> <code> {</code> <code> if(((sendValue << i)&0x80)!=0)</code> <code> {</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED2_SER_GPIO_Port,LED2_SER_Pin,GPIO_PIN_SET);</code> <code> }</code> <code> else</code> <code> {</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED2_SER_GPIO_Port,LED2_SER_Pin,GPIO_PIN_RESET);</code> <code> }</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED2_SCLK_GPIO_Port,LED2_SCLK_Pin,GPIO_PIN_RESET);</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED2_SCLK_GPIO_Port,LED2_SCLK_Pin,GPIO_PIN_SET);</code> <code> }</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED2_RCLK_GPIO_Port,LED2_RCLK_Pin,GPIO_PIN_RESET);</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(LED2_RCLK_GPIO_Port,LED2_RCLK_Pin,GPIO_PIN_SET); </code> <code> }</code> <code> else if(sn_num == SN_DIG)</code> <code> {</code> <code> for(i = 0;i < 8;i++)</code> <code> {</code> <code> if(((sendValue << i)&0x80)!=0)</code> <code> {</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(DIG_SER_GPIO_Port,DIG_SER_Pin,GPIO_PIN_SET);</code> <code> }</code> <code> else</code> <code> {</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(DIG_SER_GPIO_Port,DIG_SER_Pin,GPIO_PIN_RESET);</code> <code> }</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(DIG_SCLK_GPIO_Port,DIG_SCLK_Pin,GPIO_PIN_RESET);</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(DIG_SCLK_GPIO_Port,DIG_SCLK_Pin,GPIO_PIN_SET);</code> <code> }</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(DIG_RCLK_GPIO_Port,DIG_RCLK_Pin,GPIO_PIN_RESET);</code> <code> HAL_GPIO_WritePin(DIG_RCLK_GPIO_Port,DIG_RCLK_Pin,GPIO_PIN_SET); </code> <code> }</code> <code>}</code> <code>/*</code> <code>延时函数</code> <code>单位：us</code> <code>*/</code> <code>void Delay_us(uint32_t us)</code> <code>{</code> <code> __IO uint32_t delay;</code> <code> uint32_t start, ticks;</code> <code> ticks = us * 64;</code> <code> start = SysTick->VAL;</code> <code> do</code> <code> {</code> <code> delay = (start - SysTick->VAL) & 0xFFFFFF; // 防止溢出</code> <code> } while(delay < ticks);</code> <code>}</code> <code>void ShowNum(uint8_t row, uint8_t column, uint8_t value)</code> <code>{</code> <code> if(row == 1)</code> <code> {</code> <code> switch(column)</code> <code> {</code> <code> case 1: //如果是第一排第一个</code> <code> SN74HC595_Send_Data(SN_DIG, 0xFE);</code> <code> break;</code> <code> case 2:</code> <code> SN74HC595_Send_Data(SN_DIG, 0xFD);</code> <code> break;</code> <code> case 3:</code> <code> SN74HC595_Send_Data(SN_DIG, 0xFB);</code> <code> break;</code> <code> default:</code> <code> break;</code> <code> }</code> <code> </code> <code> if(column==2)</code> <code> {</code> <code> SN74HC595_Send_Data(SN_LED1, sgh_value[value]|0x80); //显示值对应的16进制数</code> <code> }</code> <code> else</code> <code> {</code> <code> SN74HC595_Send_Data(SN_LED1, sgh_value[value]); //显示值对应的16进制数</code> <code> }</code> <code> Delay_us(1000); //大致延时1000us</code> <code> SN74HC595_Send_Data(SN_LED1, 0x00); //消除阴影</code> <code> </code> <code> }</code> <code> else</code> <code> {</code> <code> switch(column)</code> <code> {</code> <code> case 1: //如果是第一排第一个</code> <code> SN74HC595_Send_Data(SN_DIG, 0xF7);</code> <code> break;</code> <code> case 2:</code> <code> SN74HC595_Send_Data(SN_DIG, 0xEF);</code> <code> break;</code> <code> case 3:</code> <code> SN74HC595_Send_Data(SN_DIG, 0xDF);</code> <code> break;</code> <code> default:</code> <code> break;</code> <code> }</code> <code> if(column==2)</code> <code> {</code> <code> SN74HC595_Send_Data(SN_LED2, sgh_value[value]|0x80); //显示值对应的16进制数</code> <code> }</code> <code> else</code> <code> {</code> <code> SN74HC595_Send_Data(SN_LED2, sgh_value[value]); //显示值对应的16进制数</code> <code> </code> <code> }</code> <code> Delay_us(1000); //大致延时50us</code> <code> SN74HC595_Send_Data(SN_LED2, 0x00); //消除阴影</code><code> </code> <code> }</code> <code>}</code> 数码显示的数字是0-9段选是固定的，我们把段选按照0-9填充在数组<code>sgh_value</code>中，使数组内容和数据位置对应，显示数字时我们调用相应的数组即可。显示内容的精度是0.1，所以在显示数码管的第二位时，显示是数与0x80与，高位置1则显示小数点。每次显示完成后快速消影，防止影响下次显示。 <div class="document">4.定时器配置</div> <div class="document">配置一个定时器，这里使用了定时器4，定时30us触发一次中断，在中断里面，我们把读取的温湿度传入数码管显示。</div> <div class="document"> </div> <div class="document">5.其余引脚处理</div> <div class="document">为达到低功耗，把其余没有用到的引脚初始化为模拟模式，既不上拉也不下拉。</div> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*6、BOM清单</h3> 见附件：BOM <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*7、大赛LOGO验证</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <div class="document"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/52e3e72270c24e42a8a99496c01cb572.png"></div> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 见附件：立创电赛-温湿度检测仪-实物演示 </div>