STM32F1驱动AM2302温湿度传感器
先来个AM2302的自我介绍：
AM2302数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个AM2302传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为
4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。
重要的来了啊：AM2302时序图
单总线通信特殊说明：
1．典型应用电路中建议连接线长度短于30米时用5.1K上拉电阻，大于30米时根据实际情况降低上拉电阻的阻值。
2．使用3.3V电压供电时连接线长度不得大于30cm。否则线路压降会导致传感器供电不足，造成测量偏差。
3．读取传感器最小间隔时间为2S；读取间隔时间小于2S，可能导致温湿度不准或通信不成功等情况。
4．每次读出的温湿度数值是上一次测量的结果，欲获取实时数据，需连续读取两次， 建议连续多次读取传感器，且每次读取传感器间隔大于2秒即可获得准确的数据。
看到这里相信对AM2302有了一定了解了。下面开始贴出程序，共同驱动AM2302吧。
先来主函数把
/***********************************************************************************
* 实验平台：神舟III号
：xiayufeng
：http://hi.baidu.com/xiayufeng520
**********************************************************************************/
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart1.h"
#include "am2302.h"
AM2302_Data_TypeDef AM2302_D
************************************************************************
函 数 名: int main(void)
能: 主函数
入口参数: None
返 回 值: None
其他说明: None
调用形式: None
************************************************************************
int main(void)
unsigned int RH_Value,TEMP_V
unsigned char RH_H,RH_L,TP_H,TP_L;
Led_Init(); //LED初始化
Delay_Init();//Delay初始化
USART1_Init();//串口初始化
AM2302_GPIO_Config();//AM2302管脚初始化
/*调用Read_AM2302读取温湿度，若成功则输出该信息*/
if( Read_AM2302(&AM2302_Data)==SUCCESS)
//计算出实际湿度值的10倍
RH_Value= AM2302_Data.humi_int*256 + AM2302_Data.humi_
RH_H = RH_Value/10;
RH_L = RH_Value%10;
//计算出时间温度值的10倍
TEMP_Value = AM2302_Data.temp_int*256 + AM2302_Data.temp_
TP_H = TEMP_Value/10;
TP_L = TEMP_Value%10;
printf("\r\n读取AM2302成功!\r\n\r\n湿度为%d.%d ％RH \
，温度为 %d.%d℃ \r\n",RH_H,RH_L,TP_H,TP_L);//“\”表示转向一下行
printf("Read AM2302 ERROR!\r\n");
Led_Turn(LED2,LED_ON);
Delay_ms(1100);
Led_Turn(LED2,LED_OFF);
Delay_ms(1100);
}再来AM2302的头文件部分：
#ifndef __AM2302_H
#define __AM2302_H
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#define RCC_GPIO_AM2302
RCC_APB2Periph_GPIOF
#define GPIO_AM2302
#define PIN_AM2302
GPIO_Pin_6
#define HIGH
#define LOW
typedef struct
//湿度的整数部分
//湿度的小数部分
//温度的整数部分
//温度的小数部分
}AM2302_Data_TypeD
//带参宏，可以像内联函数一样使用,输出高电平或低电平
AM2302_DATA_OUT(a) if (a)
GPIO_SetBits(GPIO_AM2302,PIN_AM2302);\
GPIO_ResetBits(GPIO_AM2302,PIN_AM2302)
//读取引脚的电平
AM2302_DATA_IN()
GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_AM2302,PIN_AM2302)
void AM2302_GPIO_Config(void);
static void AM2302_Mode_IPU(void);
static void AM2302_Mode_Out_PP(void);
uint8_t Read_AM2302(AM2302_Data_TypeDef *AM2302_Data);
static uint8_t Read_Byte(void);
#endif /* __AM2302_H */最后来AM2302的实现函数部分：
#include "am2302.h"
* 函数名：AM2302_GPIO_Config
：配置AM2302用到的I/O口
void AM2302_GPIO_Config(void)
/*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitS
/*开启GPIOF的外设时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_GPIO_AM2302, ENABLE);
/*选择要控制的GPIOF引脚*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_AM2302;
/*设置引脚模式为通用推挽输出*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
/*设置引脚速率为50MHz */
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
/*调用库函数，初始化GPIO_AM2302*/
GPIO_Init(GPIO_AM2302, &GPIO_InitStructure);
/* 拉高PIN_AM2302 */
GPIO_SetBits(GPIO_AM2302, PIN_AM2302);
* 函数名：AM2302_Mode_IPU
：使AM2302-DATA引脚变为输入模式
static void AM2302_Mode_IPU(void)
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitS
/*选择要控制的GPIOD引脚*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_AM2302;
/*设置引脚模式为浮空输入模式*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ;
/*调用库函数，初始化GPIOD*/
GPIO_Init(GPIO_AM2302, &GPIO_InitStructure);
* 函数名：AM2302_Mode_Out_PP
：使AM2302-DATA引脚变为输出模式
static void AM2302_Mode_Out_PP(void)
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitS
/*选择要控制的GPIOD引脚*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_AM2302;
/*设置引脚模式为通用推挽输出*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
/*设置引脚速率为50MHz */
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
/*调用库函数，初始化GPIOD*/
GPIO_Init(GPIO_AM2302, &GPIO_InitStructure);
static uint8_t Read_Byte(void)
uint8_t i, temp=0;
for(i=0;i&8;i++)
/*每bit以50us低电平标置开始，轮询直到从机发出 的50us 低电平 结束*/
while(AM2302_DATA_IN()==Bit_RESET);
/*AM2302 以22~30us的高电平表示“0”，以68~75us高电平表示“1”，
通过检测60us后的电平即可区别这两个状态*/
Delay_us(5); //延时50us
if(AM2302_DATA_IN()==Bit_SET)//60us后仍为高电平表示数据“1”
/*轮询直到从机发出的剩余的 30us 高电平结束*/
while(AM2302_DATA_IN()==Bit_SET);
temp|=(uint8_t)(0x01&&(7-i));
//把第7-i位置1
//60us后为低电平表示数据“0”
temp&=(uint8_t)~(0x01&&(7-i)); //把第7-i位置0
uint8_t Read_AM2302(AM2302_Data_TypeDef *AM2302_Data)
/*输出模式*/
AM2302_Mode_Out_PP();
/*主机拉低*/
AM2302_DATA_OUT(LOW);
/*延时2ms*/
Delay_ms(2);
/*总线拉高 主机延时30us*/
AM2302_DATA_OUT(HIGH);
Delay_us(3);
//延时30us
/*主机设为输入 判断从机响应信号*/
AM2302_Mode_IPU();
/*判断从机是否有低电平响应信号 如不响应则跳出，响应则向下运行*/
if(AM2302_DATA_IN()==Bit_RESET)
/*轮询直到从机发出 的80us 低电平 响应信号结束*/
while(AM2302_DATA_IN()==Bit_RESET);
/*轮询直到从机发出的 80us 高电平 标置信号结束*/
while(AM2302_DATA_IN()==Bit_SET);
/*开始接收数据*/
AM2302_Data-&humi_int= Read_Byte();
AM2302_Data-&humi_deci= Read_Byte();
AM2302_Data-&temp_int= Read_Byte();
AM2302_Data-&temp_deci= Read_Byte();
AM2302_Data-&check_sum= Read_Byte();
/*读取结束，引脚改为输出模式*/
AM2302_Mode_Out_PP();
/*主机拉高*/
AM2302_DATA_OUT(HIGH);
/*检查读取的数据是否正确*/
if(AM2302_Data-&check_sum == AM2302_Data-&humi_int + AM2302_Data-&humi_deci + AM2302_Data-&temp_int+ AM2302_Data-&temp_deci)
return SUCCESS;
return ERROR;
return ERROR;
/*************************************END OF FILE******************************/
好了，到此AM2302驱动算完全结束了。
驱动AM2302的过程磕磕绊绊的，分享出来希望和我一样走在STM32路上的人能少走些弯路。
给一个新鲜器件时，一定要先仔细研究它的手册，深刻的探究器件的要求，这样才能在实现器件功能上少遭受一些挫折，也算这次驱动AM2302温湿度传感器的一些心得吧。
SRM32fx103驱动AM2302温湿度传感器
传感器系列之4.5温湿度传感器
DHT11温湿度传感器
51单片机DHT11温湿度传感器
DHT11数字温湿度传感器
第28章 DHT11 温湿度传感器
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周一至周五
9：00&22：00
基于STM32的低功耗温湿度采集器实现
　　摘要：STM32是一款基于Cortex M3内核的微控器，在嵌入式领域有着重要应用。本文介绍了一种基于STM32的低功耗温湿度采集器的硬件设计及其低功耗实现。传感器使用SHT10温湿度传感器，介绍并实现了其通讯时序。该低功耗采集器经试验测试可连续工作近30天，满足长时间工作的设计要求。该低功耗实现方法可应用于基于STM32的其他控制系统。 中国论文网 /8/view-6948994.htm　　关键词：STM32；低功耗电源管理 　　中图分类号：TP393 文献标识码：B DOI：10.3969/j.issn.15.05.018 　　0 引言 　　STM32嵌入式系统在许多控制领域有着广泛的应用。STM32是一款基于Cortex-M3内核的微控器，该控制器在性能和成本以及低功率操作和硬实时控制方面设定了新的标准。Cortex系列是一个完整的处理器核心，一个标准的CPU和系统架构。Cortex系列共有三个主要的配置系列：A高端应用系列，R为实时应用系列，M为成本敏感和微控器应用系列。STM32属于M配置系列，专为高系统性能与低功耗相结合设计。 　　尽管市场上已有多种温湿度采集系统，但具有低功耗且自带数据记录功能的采集器较少，并且费用较高。本文中采用STM32F103RET6设计了温湿度采集系统。该系统工作时间长约30天，低功耗模式采用了停止模式实现，温湿度传感器使用SHTIO温湿度传感器。结合实际使用环境，采集周期为5分钟。采用18650锂电池供电，具有SD卡存储功能，且能实现USB全速通信和串口通信。 　　1 温湿度采集器设计 　　1.1 硬件设计 　　采集器的结构框架如图l所示，主要有供电模块，USB全速通信模块，STM32芯片，SD卡存储模块，温湿度传感器，串口通信模块，JTAG在线调试模块组成。 　　考虑体积因素，系统采用18650充电锂电池供电，单节2400mah电池充满电后可以工作2个月左右时间。 　　STM32以合秦公司的HT7333降压模块供电。通过RTC实时时钟控制，每5分钟唤醒一次，进行数据采集。以自定义的通信协议通过SHT10温湿度传感器获取数据。采集到的温湿度数据以16进制形式写入SD卡。SD卡中的数据可以经由串口通信模块和USB全速通信模块导出，也可以直接由SD卡读出。 　　1.2 SHT10温湿度传感器通信时序 　　SHT10温湿度传感器的通信时序如图2所示。 　　传感器以不小于1V/ms的上电速率供电后，首先进入11ms的休眠状态，在此期间不允许对传感器发送任何指令。当准备传输数据时，需用一组“启动时序”完成数据传输的初始化。该启动时序为：当SCK时钟为高电平时，DATA翻转为低电平，紧接着SCK变为低电平，随后在SCK时钟高电平时，DATA翻转为高电平。后续命令包含三个地址位和五个命令位。传感器接收到命令后，会在第8个SCK下降沿后将DATA下拉为低电平（ACK位）。在第9个SCK下降沿后，释放DATA，将其恢复为高电平。 　　其5位的命令集如表1所示。 　　在“启动时序”发送温湿度测量的命令（表示相对湿度，表示温度）后，控制器等待测量结束。过程大约为20/80/320ms，分别对应8/12/14bits测量。传感器通过下拉DATA至低电平并进入空闲模式表示测量结束。控制器在再次出发SCK前必须等待“数据备妥”信号读取数据。温湿度数据可以先被存储，这样控制器可以继续指向其他任务，在需要时再读出数据。 　　接着传输2个字节的测量数据和1个字节的CRC奇偶校验。传感器下拉DATA为低电平，以确认每个字节。所有数据从MSB开，右值有效。收到CRC确认位之后，表示通讯结束。若不使用CRC-8校验，过保持ACK高电平终止通讯。测量和通讯完成后，传感器进入休眠模式。 　　1.3 通讯接口配置 　　温湿度传感器与STM32的GPIOB PIN6和GPIOB PIN7连接，其中PIN6为时钟通讯端口，PIN7为数据通讯端口。STM32的PIN6脚为传输速度50MHz的推挽输出，PIN7脚为传输速度50MHz的推挽输入输出模式（接受数据时为输入，发送应答指令时为输出）。 　　“启动时序”通过写SHT10的SCK和DATA实现。先将PIN7脚配置为推挽输出，速率为50MHz，然后通过拉低SCK时钟，拉高SCK，拉低DATA，拉低SCK，拉高SCK，拉高DATA，拉低SCK的顺序进行操作，操作之间设置一段延迟。在“启动时序”完成后，通过写0x03和0x05来实现发送命令，进行温度测量和湿度测量。 　　2 时钟系统及功耗测试分析 　　2.1 STM32的时钟系统 　　时钟系统正常工作是使STm32及其外设正常运行的前提，且系统时钟频率及外设时钟频率配置的高低对采集器耗电量有着很大影响。STm32有内部RC振荡器，其能够为内部提供PLL时钟，可以达到微控器最高频率72MHz的要求。但是内部时钟不及外部晶振准确和稳定，所以在温湿度采集系统中选用了外部时钟源，这个外部时钟源被称为外部高速振荡器（HSE）。外部时钟源用来为Cortex处理器和STM32外设提供时钟。由于内部PLL时钟是用整数值乘以HSE振荡频率，因此外部时钟频率需能被72MHz。实际采集系统中选用了振荡频率为8MHz的晶振。 　　其中外部晶振HSE振荡后，产生8MHz的时钟信号，经PLL锁相环9倍频后至72MHz。系统时钟以72MHz运行，并将APBI外设时钟配置为系统时钟的2分频，将APB2外设时钟配置为系统时钟的1分频。 　　STM32有两个电源域：主系统和外围设备的电源域，备份域。备份域中包括10个16位寄存器，RTC和独立看门狗。在低功耗模式下，RTC和独立看门狗可以保持继续运行以唤醒STM32主系统或执行系统复位。STM32包含一个基本的实时时钟，它是优化了的32位计数器，当有32.768kHz时钟源提供时钟时，它会在每一秒到来时计数。配置时钟树时，RTC时钟源可以选择来自：内部低速振荡器，外部低速振荡器或外部高速振荡器的128分频。通过RTC可以得到准确的秒计数，计数器本身可以产生三种中断：一秒钟中断，溢出中断和闹钟中断。采集器中选择外部低速时钟作为RTC时钟，通过闹钟中断的方式对主电源域进行唤醒，闹钟寄存器中存储的值为32767。
　　在有电池备份的条件下，RTC可以在主电源域进入低功耗模式时继续运行。通过EXTI他可以在NVIC中产生时间终端，唤醒STM32的主电源域。但是处于体积的考虑，本采集器并未设计备用电池，而是通过直接通过HT7333模块输出管脚为RTC供电。 　　2.2 功耗测试分析 　　STM32芯片电源供电框图如图3。 　　温湿度采集器选用4.2v单节锂电池供电，锂电池容量约为2600mah。由于锂电池电压输出大于芯片供电电压，且锂电池使用过程中电压不断波动变化，影响数据采集准确性。故采集器中选用了降压模块，将电压降且稳定至3.3V，为芯片和外设供电。 　　该芯片转换效率约为90%，通过估算方式可得其在3.3V供电时容量约为3000mah。当系统时钟运行在最高速72MHz时，用万用表测量采集系统电流约为100ma。待锂电池充满电后进行测试，采集周期5分钟。STM32每次将测量获得的温度数据、湿度数据通过SDIO接口协议写入SD卡中。该状态下采集时间约为26小时。由此可知，未使用低功耗模式的采集系统耗电量较大。该试验要求的密闭环境中进行采集时，不能满足长时间持续工作的设计要求。 　　3 低功耗模式的实现 　　3.1 STM32的低功耗模式 　　STM32共有睡眠、停止以及待机三种低功耗工作模式： 　　a睡眠模式：默认情况下，当一个WFE指令或WFI指令被执行时Cortex处理器将停止内部时钟，并停止执行应用程序代码。该模式下，STM32其余部分将继续运行。当某个外设产生一个中断时，其将退出睡眠模式。理论上，若STM32首先禁用所有外设时钟（除了唤醒Cortex的外设以外），再到HSI振荡器，且将HSI时钟频率1MHz一下，可将功耗降低至大约为5ma。 　　b停止模式：停止模式是Cortex-M3的深睡眠模式基础上结合了外设的时钟控制机制。在停止模式下，电压调节器可以运行在正常或者低功耗模式。此时1.8V供电区域的所有时钟被停止。PLL、HSI和HSE振荡器功能被禁。本采集器采用停止模式实现低功耗工作。通过设置Cortex控制寄存器的SLEEPDEEP位，清除S电源控制寄存器的PDDS位，设置LPDS为选择电压调节器的模式，STM32即可进人低功耗停止模式。该模式下，WFI或WFE指令的执行将停止Cortex处理器，并且关闭HSE和HSI振荡器。停止模式下，任意的外部中断都会将STM32唤醒。 　　c待机模式：待机模式可实现系统最低功耗，该模式是在Cortex-M3睡眠模式时关闭电压调节器，整个1.8V供电区域被断电。PLL、HIS和HSE振荡器也被断电。SRAM和寄存器内容丢失，只有备份的寄存器和待机电路维持供电。待机模式下STM32仅消耗2uA。通过设置Cortex电源控制寄存器中的SLEEPDEEP位和STM32的PDDS位可进入待机模式。可以使用RTC闹钟唤醒待机模式，也可以使用外部STM32复位或独立看门狗复位唤醒，也可以通过PORTA引脚0的上升沿退出待机模式，但是该引脚必须被配置为唤醒引脚WAKEUP。相应的，该模式退出时间花费最长，约为50us。 　　3.2 低功耗停止模式的软件实现 　　首先使能电源控制时钟和RTC后备寄存器时钟，之后使能RTC和后备寄存器访问。然后使能外部32.768kHz低速晶振，待外部晶振振荡稳定之后，配置外部32.768kHz低速晶振作为RTC时钟，配置完成后使能RTC时钟。使能RTC时钟后，等待RTC寄存器同步。对于RTC任何寄存器的写操作，都必须在前一次写操作结束后进行。通过查血RTC CR寄存器中的RTOFF状态位，判断RTC寄存器是否处于更新中。当且仅当RTOFF状态位为“1”时，方可写入RTC寄存器。RTC寄存器配置过程如图4。 　　3.3 对比测试分析 　　在未开启低功耗停止模式下，取满电的2600mAh锂电池进行电量测试，采集要素为户外温湿度环境。采集数据过程中对电池电流进行测试，电流为103mAh。采集点数为316个点，即采集了26小时20分钟。试验测试采集的数据如图5所示。 　　在开启低功耗停止模式下，取满电的2600mAh锂电池进行电量测试，采集要素也为户外温湿度环境。采集数据过程中对电池电流进行测试，低功耗模式下电流为4mA，唤醒启动时，工作电流为54mA。试验开始10天后，测试电源电压。电压显示为3.96V，这表明10天后温湿度采集器仍在工作。读取SD卡数据。采集点数为2936个点，即采集了10天4小时40分钟。试验测试采集的数据如图6所示。 　　按电压每天下降0.3V速度计算，当电压下降的工作下限3.35V时，其工作时间约为60天。可以满足长时间工作需要，达到设计要求。 　　4 结语 　　介绍了基于STM32F03RET6的低功耗温湿度采集系统的设计原理，简述了SHTIO温湿度传感器通讯配置，并给出了“启动时序”的部分程序实例。描述了STM32的低功耗模式，并予以实现。通过实际测试，发现低功耗模式可以使其工作周期延长接近25倍。实现了长时间连续采集的设计要求。该低功耗方法适用于其他STM32控制系统，具有较大意义。
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基于Stm32的温湿度检测系统
【摘要】：随着现代社会的高速发展，越来越多的科学技术被应用于农业生产领域。在温室大棚中对温湿度、二氧化碳浓度等外部参数的实时准确的测量和调节更是保证农业高效生产的重要前提。
本论文设计并实现了一个基于单片机的智能温湿度检测系统，并主要作了如下几个方面工作：首先通过对实时性、准确性、经济性和可扩展性等四个方向的分析比较之后，选择了STM32F103VE微控制器作为主控芯片和AM2303温湿度传感器来实现对温湿度数据进行采集；然后详细介绍了各个模块的工作原理和硬件电路设计思路，设置了异常自动报警电路，实现了温湿度数据实时准确的测量；之后阐述了系统各个部分的软件设计思路；最后对系统在实际应用中采集到的数据进行了处理，分析了误差产生的原因，并通过分段线性插值算法对系统非线性误差进行了校准，同未校准时采集的数据相比，校准后的数据准确度更高，稳定性更好。
在保证测量效果的基础上，本系统设计中充分考虑到性价比和再次开发周期性等，具有成本低、设计开发方便、通用性强等特点，不仅适用于现代农业生产中，还能用于其它工业控制、机械制造等其它领域，具有一定的市场推广价值。
【学位授予单位】：武汉科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：TP274;TP368.1
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【引证文献】
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