STM32G474单片机开发入门(二十二)SHT30温湿度传感器模块实战

一.概要

SHT30是瑞士Sensirion公司推出的高精度数字温湿度传感器，属于SHT3x系列中的入门型号，采用I2C通信接口，广泛应用于工业控制、智能家居等领域。
SHT30模块如下图所示

模块上的芯片SHT30如下图所示

二.SHT30主要性能参数

测量范围‌
温度：-40℃~90℃（精度±0.3℃）
湿度：0~100%RH（精度±3%RH）‌
IIC通讯速率最高达到1MHZ。

模块接口说明：
1.VCC 外接3.3V-5V。
2.GND 外接GND。
3.SDA接单片机IIC接口的SDA。
4.SCL接单片机IIC接口的SCL。

三.SHT30温度传感器内部框图

SHT30内部组成基于CMOS-MEMS技术，内部是由感湿原件，感温元件，14位ADC，‌OTP存储等组成。

SHT30芯片参考硬件设计如下，ADDR一般接地，IIC通讯地址高7位就是0x44，读数据地址就是0x89，写数据地址就是0x88。

四.SHT30模块跟单片机板子接线和通讯时序

1.单片机跟SHT30模块连接示意图

2.单片机跟SHT30模块通讯流程与时序

单片机与SHT30一般操作命令流程如下：
复位操作‌：发送软复位命令（0x30A2）以初始化传感器‌。
工作模式‌设置：设置周期性测量，需通过特定命令（如0x2236）配置‌。
读数据：发送读命令（0xE000）后，接收6字节数据（温度高/低8位+CRC，湿度高/低8位+CRC）‌。
SHT30的CRC校验采用8位循环冗余校验（CRC-8）算法。

单片机与SHT30模块通讯读数据时序如下图所示。

CRC生成多项式‌：固定为0x31（二进制00110001），对应x⁸+x⁵+x⁴+1‌，仅对温度（2字节）和湿度（2字节）的有效数据进行校验，CRC校验码单独存储于数据帧的第3和第6字节‌。
温度CRC校验：比较计算值与接收到的第3字节（CRC_Temp）。
湿度CRC校验：比较计算值与接收到的第6字节（CRC_Humi）‌。

CRC函数参考C代码：

uint8_t CheckCrc8(uint8_t *data, uint8_t len) {uint8_t crc = 0xFF;for (uint8_t i = 0; i < len; i++) {crc ^= data[i];for (uint8_t j = 0; j < 8; j++) {if (crc & 0x80) crc = (crc << 1) ^ 0x31;else crc = (crc << 1);}}return crc;
}

五.STM32单片机SHT30温度传感器实验

1.硬件准备

STLINK接STM32G474RET6开发板，STLINK接电脑USB口， 把OLED模块插在板子上，用 4 根杜邦线把开发板3.3V与传感器的 VCC，开发板 GND 与传感器的 GND，开发板PC6脚与传感器的SCL，开发板PC7脚与传感器的SDA相连。

2.创建CubeMX工程

如下图所示，打开STM32CubeMX软件，新建工程。

如下图所示，Part Number处输入STM32G474RE，再双击就创建新的工程。

如下图所示，配置下载口引脚，PA13为SWD的SWDIO脚，PA14为SWD的SWCLK脚。

如下图所示，配置硬件IIC，PC6，PC7引脚为IIC引脚。

如下图所示，配置系统主频170Mhz，使用外部8MHZ晶振。

配置工程文件名，保存路径，KEIL5工程输出方式，生成工程。

如下图所示，工程中添加oled.c显示驱动，添加温湿度数据读写代码。

主要代码如下

uint8_t SHT3X_Modecommand_Buffer[2]={0x22,0x36}; //周期测量模式
uint8_t SHT3X_Fetchcommand_Bbuffer[2]={0xE0,0x00};//读取测量结果
uint8_t SHT3X_Data_Buffer[6]; //byte0,1为温度 byte4,5为湿度
float Humidity_S1; //湿度 正数
float Temperature_S1; //温度 可能为负数
int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();//8M外部晶振，170MHZ系统主频/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_I2C4_Init();//IIC4初始化，PC6:I2C4_SCL，PC7:I2C4_SDA/* USER CODE BEGIN 2 */OLED_Init();//OLED初始化  OLED_Clear();//OLED清屏HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c4,0x44<<1,SHT3X_Modecommand_Buffer,2,0x10); //第一步，传感器周期性的进行温湿度转换HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c4,0x44<<1,SHT3X_Fetchcommand_Bbuffer,2,0x10); //第二步，随时读取传感器的数据 HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c4,(0x44<<1)+1,SHT3X_Data_Buffer,6,0x10); //读取数据HAL_Delay(1000);//等待1000ms/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c4,0x44<<1,SHT3X_Fetchcommand_Bbuffer,2,0x10); //随时读取传感器的数据 HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c4,(0x44<<1)+1,SHT3X_Data_Buffer,6,0x10); //读取数据Temperature_S1=(float)((((SHT3X_Data_Buffer[0]<<8)+SHT3X_Data_Buffer[1])*175)/65535.0f)-45; //得到摄氏度温度 Humidity_S1=(((SHT3X_Data_Buffer[3]<<8)+SHT3X_Data_Buffer[4])*100)/65535.0f; //可以得到相对湿度HAL_Delay(1000);//等待1000msOLED_Clear();OLED_ShowCHinese(26,0,0);//光OLED_ShowCHinese(44,0,1);//子OLED_ShowCHinese(62,0,2);//物OLED_ShowCHinese(80,0,3);//联OLED_ShowString(24,3,(u8*)"SHT30 TEST");if(Temperature_S1>=0)//判断是否温度大于0	{OLED_ShowString(0,6,(u8*)"Tem: "); OLED_ShowNum(30,6,Temperature_S1,2,16);//显示温度 }else{OLED_ShowString(0,6,(u8*)"Tem:-"); OLED_ShowNum(38,6,-Temperature_S1,2,16);//显示负温度 }OLED_ShowString(60,6,(u8*)"Hum: ");  OLED_ShowNum(90,6,Humidity_S1,3,16);//显示湿度 OLED_ShowString(120,6,(u8*)"%");  	}/* USER CODE END 3 */
}

OLED显示的学习可以参考前面的文章，链接如下，因为都是使用GPIO口模拟操作，跟单片机平台相关性就不大了。
https://gzwelink.blog.csdn.net/article/details/142330816?fromshare=blogdetail&sharetype=blogdetail&sharerId=142330816&sharerefer=PC&sharesource=zy2232652&sharefrom=from_link

3.实验结果

结果如下图所示，能读到温度与湿度值，温度Tem是33度，湿度Hum是61%。

六.小结

在嵌入式开发中，温湿度传感器是一种十分常用的传感器，可以用于天气预报、智能家居、智慧大屏等等，相比DHT11等型号，SHT30在精度（如温度±0.3℃ vs DHT11±2℃）和可靠性上显著提升。