如何自己設(shè)計(jì)一款溫濕度計(jì)

大家好，今天筆者要跟大家分享一款“溫濕度計(jì)”的制作，一說到溫濕度檢測(cè)，或許大家第一個(gè)想到的就是DHT11了吧，單總線接口，操作方便，或者就是SHT2X系列的，IIC總線接口，編程也是比較簡(jiǎn)單。但是你們可能想錯(cuò)了，筆者今天要介紹的主角不是他們。

我們?cè)谠O(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候，很多時(shí)候不僅僅要考慮到體積，同時(shí)也要考慮成本，然而上面兩類傳感器，DHT11的體積顯然是比較大的，SHT2X系列的傳感器，成本也會(huì)讓人望而生畏。那么，有沒有一款體積又小，價(jià)格又相對(duì)比較便宜的溫濕度傳感器呢？答案自然是肯定的！這不，今天筆者要給大家介紹的這款也是由奧松電子出品的溫濕度傳感器AHT10，既體積小，價(jià)格又相對(duì)比較便宜，當(dāng)然，最重要的是精度也不差！

我們先來看一下這款溫濕度傳感器的參數(shù)基本參數(shù)，如下圖所示：

接下來，我們?cè)賮砜匆幌滤某叽绾头庋b，雙列扁平無引腳SMD封裝，體積僅有541.6mm，也算的上是非常的小巧了（當(dāng)然，比SHT20的尺寸32.41.1來說，還是要大了一點(diǎn)，但是比起DHT11的尺寸15.5125.5mm來說，小了就不是那么一點(diǎn)點(diǎn)了）：

至于價(jià)格方面嘛，DHT11在某寶差異比較大，有2塊多的，也有5塊多的，在某商城的價(jià)格基本在4.5左右（含稅），SHT20含稅在6塊多一點(diǎn)，AHT10在某商城沒看到，某寶基本在3.5左右！初步看來，AHT10的性價(jià)比似乎要高一些。

好了，關(guān)于這幾款傳感器就簡(jiǎn)單略過，畢竟他們不是本文的重點(diǎn)，因?yàn)榻裉旃P者主要是要跟大家介紹AHT10這款傳感器的應(yīng)用。下圖是筆者設(shè)計(jì)的一款產(chǎn)品，至于產(chǎn)品的用途就不多說了，這款板子上所用到的用于溫濕度檢測(cè)的傳感器就是這款A(yù)HT10：

為了便于SMT加工，主要元件基本都放置在了板子的背面，我們?cè)賮砜聪掳遄拥恼?，是由一個(gè)OLED模塊和4個(gè)按鍵組成：

主控MCU是用的STC8A8K64S4A12這款最新出的單片機(jī)，OLED模塊用的中景園的IIC接口的0.96寸OLED模塊，分辨率是128*64;

ATH10的控制也很簡(jiǎn)單，直接IIC接口，除電源線外，另外只需2根線（SCL和SDA）即可，只是這里需要注意幾點(diǎn)：

產(chǎn)品在電路使用中主機(jī)MCU的供電電壓必須與傳感器一致；

IIC總線上僅能連接單個(gè)AHT10，且不能連接其它IIC器件。

好了，硬件部分連線很簡(jiǎn)單，就不多說了，接下來我們看軟體設(shè)計(jì)部分，我們先來看下OLED界面，即最終我們要顯示的效果：

OLED界面設(shè)計(jì)大致思路是這樣的：我們將分辨率為128*64的OLED屏分成8行，其中：

第0-1行，用來顯示“溫濕度計(jì)”4個(gè)16*16的漢字；

第3-4行，用來顯示溫度信息；

第6-7行，用來顯示濕度信息；

于是，在程序中我們便可以這樣設(shè)計(jì)：

這里用到了三個(gè)顯示函數(shù)， OLED_ShowCHinese（）、OLED_ShowNum（）和OLED_ShowString（），分別用來顯示漢字、數(shù)字和字符，其中OLED_ShowCHinese（）函數(shù)的原型如下，兼容了1616和3232兩種大小的字體：

另外，OLED_ShowNum（）函數(shù)和OLED_ShowString（）函數(shù)的原型分別如下圖所示：

跟OLED相關(guān)的驅(qū)動(dòng)，基本都是由中景園提供的例程，然后做了一些不同大小字體匹配的修改，大家要是有什么不明白的地方，可以直接查看官方提供的資料，在此筆者也就不多說什么了。

關(guān)于字體取模，筆者也簡(jiǎn)單說下，利用中景園提供的取模軟件，大致操作流程如下：

1、 將取模模式設(shè)置為“字符模式”：

2、 設(shè)置字模相關(guān)的參數(shù)：

3、 設(shè)置字體及字號(hào)，然后輸入我們要取模的漢字或字符，點(diǎn)擊“生成字?！奔纯桑?/p>

接下來，我們只需要將取模生產(chǎn)的文件復(fù)制到oledfont.h這個(gè)字庫(kù)文件中即可：

當(dāng)然咯，這個(gè)字庫(kù)文件中本身就給我們提供了不同大小的常用的ASCII表的字庫(kù)，所以，我們只需要添加其他這個(gè)字庫(kù)中沒有的字體即可。大家只要掌握了方法，筆者相信添加字庫(kù)對(duì)大家來說應(yīng)該是件很簡(jiǎn)單的事情！最終，筆者的字庫(kù)文件如下圖所示：

接下來，我們就要來看下ATH10的驅(qū)動(dòng)程序，關(guān)于AHT10的驅(qū)動(dòng)，官網(wǎng)也提供了基本的例程，所以，筆者也是基于官網(wǎng)例程，再根據(jù)身硬件做了一些小改動(dòng)，官網(wǎng)例程鏈接：http://www.aosong.com/class-36.html。

接下來，我們就簡(jiǎn)單分析一下AHT10驅(qū)動(dòng)相關(guān)的程序。首先，我們來看下AHT10初始化的指令：

咋一看，可能有點(diǎn)懵逼，但是，結(jié)合手冊(cè)我們就不難理解，首先，我們從手冊(cè)上知道ATH10的器件地址為0x38，然后它的讀寫指令格式就是：設(shè)備地址（7bit）+ SDA方向位（1bit），其中方向位讀R：1，寫W：0，指令構(gòu)成如下圖所示：

在AHT10初始化的時(shí)候，我們是要配置系統(tǒng)寄存器的一些參數(shù)，所以應(yīng)該是寫，自然，這里首先就應(yīng)該發(fā)送0x70，至于第二條指令0xe1，就是初始化命令了，后面跟著的0x08和ox00也是跟系統(tǒng)配置相關(guān)的指令，關(guān)于這幾條指令的具體含義官方手冊(cè)上并沒有明確說明，因此，我們只需要知道按照這種方式發(fā)送指令就好了。

在初始化的時(shí)候，我們需要等待“校準(zhǔn)是能位”為1時(shí)，才表示傳感器已經(jīng)工作正常了，如果沒有讀到這個(gè)“校準(zhǔn)使能位”為1，則重新復(fù)位，繼續(xù)發(fā)送初始化指令，若復(fù)位10次仍讀不到改位為1，不再發(fā)送初始化指令，并返回0。從手冊(cè)上我們知道，這個(gè)“校準(zhǔn)使能位”是狀態(tài)位中的bit［3］：

在初始化OK之后，我們就可以開始測(cè)量溫濕度的值了，從數(shù)據(jù)手冊(cè)上我們可以看到，要觸發(fā)測(cè)量的話，我們需要發(fā)送如下四條指令：

也就是，我們程序中的0x70、0xac、0x33和0x00這四條指令：

由于傳感器在采集時(shí)需要時(shí)間，所以在主機(jī)發(fā)出測(cè)量指令（0xAC）后，我們需要延時(shí)75毫秒以上再讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)并判斷返回的狀態(tài)位是否正常。若狀態(tài)位bit［7］為0表示數(shù)據(jù)可正常讀取，為1時(shí)傳感器為忙狀態(tài)，主機(jī)需要等待數(shù)據(jù)處理完成。

當(dāng)數(shù)據(jù)可以正常讀取時(shí)，我們就可以發(fā)送0x71這條指令，開始讀取數(shù)據(jù)了，關(guān)于這里為什么是0x71而不是別的值，前面已經(jīng)介紹過了AHT10讀寫指令構(gòu)成了，在此就不做過多解釋了。還是一樣，我們來看下手冊(cè)上的讀指令說明：

從上圖中我們可以知道，在主機(jī)發(fā)送讀指令后，從機(jī)會(huì)返回6個(gè)byte的數(shù)據(jù)，分別是狀態(tài)（8bit）、濕度數(shù)據(jù)（8bit）、濕度數(shù)據(jù)（8bit）、濕度數(shù)據(jù)（高4bit）、溫度數(shù)據(jù)（低4bit）、溫度數(shù)據(jù)（8bit）、溫度數(shù)據(jù)（8bit），于是，我們?cè)诔绦蛑性O(shè)置了6個(gè)變量，用來存儲(chǔ)這幾個(gè)數(shù)據(jù)，并且，我們將溫濕度的原始數(shù)據(jù)，也分別用一個(gè)變量來保存：

接下來，我們就要根據(jù)手冊(cè)提供的溫濕度的轉(zhuǎn)換公式，來對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，首先，我們看下手冊(cè)上的轉(zhuǎn)換公式：

根據(jù)上述轉(zhuǎn)換公式，我們可以在程序中做如下計(jì)算：

至此，溫濕度的采集和顯示，就OK了，我們看下最終的溫濕度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并在OLED顯示的這部分完整代碼：