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項(xiàng)目概述

本項(xiàng)目基于STM32F407VET6零知增強(qiáng)板，實(shí)現(xiàn)SHT41高精度溫濕度傳感器的驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)采集。SHT41是Sensirion推出的新一代數(shù)字溫濕度傳感器，具有±0.2°C的溫度精度和±1.8%RH的濕度精度，采用I2C接口通信。本教程將展示如何通過STM32F407的硬件I2C接口驅(qū)動(dòng)SHT41，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫濕度數(shù)據(jù)的采集與顯示。

一、硬件連接

1.1 硬件清單

>主控芯片：STM32F407VET6零知增強(qiáng)板

>傳感器：SHT41溫濕度傳感器(I2C地址：0x44)

>杜邦線若干

1.2 接線硬件表

注意：I2C總線需要4.7kΩ上拉電阻（開發(fā)板通常已內(nèi)置）

1.3 接線實(shí)物圖

二、軟件環(huán)境配置

2.1 安裝開發(fā)工具

零知IDE 3.8.0

選擇開發(fā)板零知增強(qiáng)板

2.2 依賴庫

Adafruit SHT4x Library

Adafruit_I2CDevice

Adafruit BusIO

三、核心代碼實(shí)現(xiàn)

3.1 零知IDE代碼驅(qū)動(dòng)

#include "Adafruit_SHT4x.h"
Adafruit_SHT4x sht4 = Adafruit_SHT4x();

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial) delay(10);  // 等待串口初始化

  // 初始化傳感器
  if (!sht4.begin()) {
    Serial.println("Sensor not found!");
    while (1) delay(1);
  }
  
  // 設(shè)置高精度模式
  sht4.setPrecision(SHT4X_HIGH_PRECISION);
  // 關(guān)閉加熱器（節(jié)能模式）
  sht4.setHeater(SHT4X_NO_HEATER);
}

void loop() {
  sensors_event_t humidity, temp;
  sht4.getEvent(&humidity, &temp);  // 讀取數(shù)據(jù)

  Serial.print("Temperature: "); 
  Serial.print(temp.temperature); 
  Serial.println(" ℃");
  
  Serial.print("Humidity: "); 
  Serial.print(humidity.relative_humidity); 
  Serial.println("% rH");
  delay(1000);  // 每秒讀取一次
}

3.2核心庫函數(shù)解析

3.2.1Adafruit_SHT4x庫

bool Adafruit_SHT4x::begin(TwoWire *theWire) {
  i2c_dev = new Adafruit_I2CDevice(SHT4x_DEFAULT_ADDR, theWire);
  if (!i2c_dev->begin()) return false;
  return reset(); // 發(fā)送復(fù)位命令
}

功能：初始化I2C通信并復(fù)位傳感器

參數(shù)：I2C接口指針（默認(rèn)使用Wire）

返回值：初始化成功返回true，失敗返回false

bool Adafruit_SHT4x::getEvent(sensors_event_t *humidity, 
                              sensors_event_t *temp) {
  // 根據(jù)精度和加熱器設(shè)置選擇命令
  uint8_t cmd = SHT4x_NOHEAT_HIGHPRECISION; 
  uint16_t duration = 10;
  
  // 發(fā)送測量命令
  if (!i2c_dev->write(&cmd, 1)) return false;
  
  delay(duration); // 等待測量完成
  
  // 讀取6字節(jié)數(shù)據(jù)（溫度+CRC, 濕度+CRC）
  uint8_t readbuffer[6];
  if (!i2c_dev->read(readbuffer, 6)) return false;
  
  // CRC校驗(yàn)
  if (readbuffer[2] != crc8(readbuffer, 2) ||
      readbuffer[5] != crc8(readbuffer + 3, 2)) 
    return false;
  
  // 原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
  uint16_t temp_raw = (readbuffer[0] 

	

	功能：獲取溫濕度數(shù)據(jù)并填充到事件結(jié)構(gòu)體

	參數(shù)：指向溫濕度事件結(jié)構(gòu)體的指針

	返回值：成功返回true，失敗返回false

	
static uint8_t crc8(const uint8_t *data, int len) {
  const uint8_t POLYNOMIAL(0x31);
  uint8_t crc(0xFF);
  
  for (int j = len; j; --j) {
    crc ^= *data++;
    for (int i = 8; i; --i) {
      crc = (crc & 0x80) ? (crc 

	

	功能：計(jì)算CRC8校驗(yàn)碼

	參數(shù)：數(shù)據(jù)指針和長度

	返回值：CRC8校驗(yàn)值

	3.2.2Adafruit_Sensor庫

	
void Adafruit_SHT4x::fillTempEvent(sensors_event_t *temp, uint32_t timestamp) {
  memset(temp, 0, sizeof(sensors_event_t));
  temp->version = sizeof(sensors_event_t);
  temp->sensor_id = _sensorid_temp;
  temp->type = SENSOR_TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE;
  temp->timestamp = timestamp;
  temp->temperature = _temperature;
}

	

	功能：填充溫度事件結(jié)構(gòu)體

	參數(shù)：

	temp：目標(biāo)結(jié)構(gòu)體指針

	timestamp：時(shí)間戳

	
void Adafruit_SHT4x::fillHumidityEvent(sensors_event_t *humidity, 
                                      uint32_t timestamp) {
  memset(humidity, 0, sizeof(sensors_event_t));
  humidity->version = sizeof(sensors_event_t);
  humidity->sensor_id = _sensorid_humidity;
  humidity->type = SENSOR_TYPE_RELATIVE_HUMIDITY;
  humidity->timestamp = timestamp;
  humidity->relative_humidity = _humidity;
}

	

	功能：填充濕度事件結(jié)構(gòu)體

	參數(shù)：

	humidity：目標(biāo)結(jié)構(gòu)體指針

	timestamp：時(shí)間戳

	3.2.3Adafruit_I2CDevice庫

	
bool Adafruit_I2CDevice::write_then_read(const uint8_t *write_buffer,
                                        size_t write_len, 
                                        uint8_t *read_buffer,
                                        size_t read_len, 
                                        bool stop) {
  if (!write(write_buffer, write_len, stop)) {
    return false;
  }
  return read(read_buffer, read_len);
}

	

	功能：先寫后讀的I2C操作（常用模式）

	參數(shù)：

	write_buffer：寫入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

	write_len：寫入數(shù)據(jù)長度

	read_buffer：讀取數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

	read_len：讀取數(shù)據(jù)長度

	stop：是否在寫操作后發(fā)送停止條件

	
bool Adafruit_I2CDevice::read(uint8_t *buffer, size_t len, bool stop) {
  size_t pos = 0;
  while (pos < len) {
    size_t read_len = min(len - pos, _maxBufferSize);
    bool read_stop = (pos + read_len >= len) ? stop : false;
    
    if (!_read(buffer + pos, read_len, read_stop))
      return false;
    
    pos += read_len;
  }
  return true;
}

	

	功能：從I2C設(shè)備讀取數(shù)據(jù)

	參數(shù)：

	buffer：數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

	len：讀取長度

	stop：是否發(fā)送停止條件

	四、常見問題解答

	Q1：編譯時(shí)報(bào)錯(cuò)"Adafruit_SHT4x.h: No such file or directory"

	A：解決方法

	檢查是否安裝了依賴庫（Adafruit BusIO）

	Q2：傳感器檢測失?。?Couldn't find SHT4x"）

	A：排查步驟

	檢查硬件連接（VCC、GND、SCL、SDA）

	確認(rèn)I2C地址正確（SHT41默認(rèn)為0x44）

	使用I2C掃描工具確認(rèn)設(shè)備地址

	檢查上拉電阻（4.7kΩ）

	Q3：數(shù)據(jù)讀取不穩(wěn)定或CRC校驗(yàn)失敗

	A：解決方案

	降低I2C時(shí)鐘速度

	縮短I2C總線長度

	嘗試不同的精度模式

	Q4：如何提高測量精度？

	A：優(yōu)化方法

	使用高精度模式：sht4.setPrecision(SHT4X_HIGH_PRECISION)

	啟用加熱器：sht4.setHeater(SHT4X_MED_HEATER_100MS)

	避免傳感器暴露在氣流中

	五、結(jié)果顯示

	成功運(yùn)行后，串口監(jiān)視器將輸出以下格式的數(shù)據(jù)：

	

	資源鏈接

	 SHT41數(shù)據(jù)手冊

	 STM32F407VET6參考手冊

	 Adafruit SHT4x庫GitHub

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	審核編輯 黃宇