[讨论]

零知开源——STM32F407VET6驱动SHT41温湿度传感器完整教程

2025-7-10 12:01:15 1137 STM32F4 I2C

✔零知开源是一个真正属于国人自己的开源软硬件平台，在开发效率上超越了Arduino平台并且更加容易上手，大大降低了开发难度。零知开源在软件方面提供了完整的学习教程和丰富示例代码，让不懂程序的工程师也能非常轻而易举的搭建电路来创作产品，测试产品。快来动手试试吧！

✔访问零知开源平台，获取更多实战项目和教程资源吧！www.lingzhilab.com

项目概述

本项目基于STM32F407VET6零知增强板，实现SHT41高精度温湿度传感器的驱动和数据采集。SHT41是Sensirion推出的新一代数字温湿度传感器，具有±0.2°C的温度精度和±1.8%RH的湿度精度，采用I2C接口通信。本教程将展示如何通过STM32F407的硬件I2C接口驱动SHT41，并实现实时温湿度数据的采集与显示。

一、硬件连接1.1 硬件清单

      >主控芯片：STM32F407VET6零知增强板
      >传感器：SHT41温湿度传感器 (I2C地址：0x44)
      >杜邦线若干

1.2 接线硬件表
SHT41引脚   零知增强板引脚   功能说明
VCC   3.3V   电源正极
GND   GND   电源地
SCL   21/SCL   I2C时钟线
SDA   20/SDA   I2C数据线

注意：I2C总线需要4.7kΩ上拉电阻（开发板通常已内置）

1.3 接线实物图

二、软件环境配置2.1 安装开发工具

      零知IDE 3.8.0
      选择开发板零知增强板

2.2 依赖库

Adafruit SHT4x Library

Adafruit_I2CDevice

Adafruit BusIO

三、核心代码实现3.1 零知IDE代码驱动

#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
  // 初始化传感器
  if (!sht4.begin()) {
Serial.println("Sensor not found!");
while (1) delay(1);
  }

  // 设置高精度模式
  sht4.setPrecision(SHT4X_HIGH_PRECISION);
  // 关闭加热器（节能模式）
  sht4.setHeater(SHT4X_NO_HEATER);
}
void loop() {
  sensors_event_t humidity, temp;
  sht4.getEvent(&humidity, &temp);  // 读取数据
  Serial.print("Temperature: ");
  Serial.print(temp.temperature);
  Serial.println(" ℃");

  Serial.print("Humidity: ");
  Serial.print(humidity.relative_humidity);
  Serial.println("% rH");
  delay(1000);  // 每秒读取一次
}
复制代码

3.2 核心库函数解析 3.2.1 Adafruit_SHT4x库

bool Adafruit_SHT4x::begin(TwoWire *theWire) {
  i2c_dev = new Adafruit_I2CDevice(SHT4x_DEFAULT_ADDR, theWire);
  if (!i2c_dev->begin()) return false;
  return reset(); // 发送复位命令
}
复制代码

功能：初始化I2C通信并复位传感器

参数：I2C接口指针（默认使用Wire）

返回值：初始化成功返回true，失败返回false

bool Adafruit_SHT4x::getEvent(sensors_event_t *humidity,
                           sensors_event_t *temp) {
  // 根据精度和加热器设置选择命令
  uint8_t cmd = SHT4x_NOHEAT_HIGHPRECISION;
  uint16_t duration = 10;

  // 发送测量命令
  if (!i2c_dev->write(&cmd, 1)) return false;

  delay(duration); // 等待测量完成

  // 读取6字节数据（温度+CRC, 湿度+CRC）
  uint8_t readbuffer[6];
  if (!i2c_dev->read(readbuffer, 6)) return false;

  // CRC校验
  if (readbuffer[2] != crc8(readbuffer, 2) ||
   readbuffer[5] != crc8(readbuffer + 3, 2))
return false;

  // 原始数据转换
  uint16_t temp_raw = (readbuffer[0] << 8) | readbuffer[1];
  uint16_t hum_raw = (readbuffer[3] << 8) | readbuffer[4];

  // 转换为实际值
  _temperature = -45 + 175 * temp_raw / 65535.0;
  _humidity = -6 + 125 * hum_raw / 65535.0;

  // 填充传感器事件
  if (temp) fillTempEvent(temp, millis());
  if (humidity) fillHumidityEvent(humidity, millis());
  return true;
}
复制代码

功能：获取温湿度数据并填充到事件结构体

参数：指向温湿度事件结构体的指针

返回值：成功返回true，失败返回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 << 1) ^ POLYNOMIAL : (crc << 1);
}
  }
  return crc;
}
复制代码

功能：计算CRC8校验码

参数：数据指针和长度

返回值：CRC8校验值

3.2.2 Adafruit_Sensor库

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;
}
复制代码

功能：填充温度事件结构体

参数：

      temp：目标结构体指针
      timestamp：时间戳

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;
}
复制代码

功能：填充湿度事件结构体

参数：

      humidity：目标结构体指针
      timestamp：时间戳

3.2.3 Adafruit_I2CDevice库

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);
}
复制代码

功能：先写后读的I2C操作（常用模式）
参数：

write_buffer：写入数据缓冲区

write_len：写入数据长度

read_buffer：读取数据缓冲区

read_len：读取数据长度

stop：是否在写操作后发送停止条件

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;
}
复制代码

功能：从I2C设备读取数据
参数：

buffer：数据缓冲区

len：读取长度

stop：是否发送停止条件

四、常见问题解答Q1：编译时报错"Adafruit_SHT4x.h: No such file or directory" A：解决方法
检查是否安装了依赖库（Adafruit BusIO）

Q2：传感器检测失败（"Couldn't find SHT4x"） A：排查步骤

检查硬件连接（VCC、GND、SCL、SDA）

确认I2C地址正确（SHT41默认为0x44）

使用I2C扫描工具确认设备地址

检查上拉电阻（4.7kΩ）

Q3：数据读取不稳定或CRC校验失败A：解决方案

降低I2C时钟速度

缩短I2C总线长度

尝试不同的精度模式

Q4：如何提高测量精度？A：优化方法

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

启用加热器：sht4.setHeater(SHT4X_MED_HEATER_100MS)

避免传感器暴露在气流中

五、结果显示成功运行后，串口监视器将输出以下格式的数据：

资源链接

SHT41数据手册
 STM32F407VET6参考手册
 Adafruit SHT4x库GitHub

通过本教程，开发者可以快速构建稳定可靠的环境监测系统，点击了解更多零知开发教程：
https://www.lingzhilab.com/freesources.html

0

本主题由 ElecFans小喇叭于 2025-7-10 13:37 审核通过