STM32HAL库传感器篇之SHT30温湿度

传感器介绍

SHT30是瑞士Sensirion公司推出的一款高精度数字温湿度传感器。以下是根据手册对其的重点介绍：

• 主要特性
  • 高精度测量：温度测量范围为-40℃_{125℃，在0℃}65℃区间内精度可达±0.2℃；湿度测量范围为0%RH_{100%RH，在20%RH}80%RH区间内精度可达±2%RH。
  • 数字输出接口：采用I²C总线接口，支持标准模式（100kHz）和快速模式（400kHz），可直接与微控制器通信，简化硬件设计。
  • 低功耗设计：支持单次测量模式和周期性测量模式，单次测量后可自动进入休眠模式，休眠电流仅0.1μA，周期性测量时平均电流最低可至0.5μA。
  • 稳定性与可靠性：采用CMOSens®技术，集成了温度补偿功能，有效降低环境温度对湿度测量的影响，同时具备抗干扰能力，使用寿命可达10年以上。
  • 小巧封装：提供DFN封装（2.5mm×2.5mm×0.9mm）和TO-92封装，适合空间受限的场景。
• 工作原理
  • 湿度测量原理：湿度感应元件采用高分子聚合物电容结构，当环境湿度变化时，聚合物薄膜吸收或释放水分子，导致其介电常数发生改变，进而使电容器的容量产生对应变化，信号处理电路将电容容量变化转换为数字信号。
  • 温度测量原理：温度感应元件采用高精度铂电阻或NTC热敏电阻，传感器内部向其施加恒定微小电流，随着环境温度变化，铂电阻的电阻值发生线性变化，根据欧姆定律，电阻两端的电压也会随之变化，电压信号经过处理后转换为数字信号。
• 工作模式
  • 单次测量模式：发送测量命令后执行单次测量，支持不同重复性等级，如高重复性（0x2C06/0x2400）、中重复性（0x2C0D/0x240B）、低重复性（0x2C10/0x2416）。
  • 周期测量模式：可配置测量频率，如0.5mps（0.5次/秒）、1mps（1次/秒）、2mps（2次/秒）、4mps（4次/秒）、10mps（10次/秒）。
• 其他特点
  • 宽电源电压范围：工作电压范围为2.4V~5.5V，适合各类应用。
  • 两个独特和用户可选I2C地址：方便在同一I2C总线上连接多个传感器。
  • 报警模式：具有可编程温湿度极限的报警模式，可用于特定场景的监控。

手册下载：
SHT30-DIS-B2.5KS -PDF数据手册-参考资料-立创商城

代码配置演示

#include "SHT30.h"

/**
 * @brief  SHT30 初始化（软件复位）
 * @param  hi2c：IIC句柄指针
 * @retval 0：初始化成功 1：初始化失败
 */
uint8_t SHT30_Init(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
    // 软件复位，确保传感器处于初始状态
    if (SHT30_SoftReset(hi2c) != 0)
    {
        return 1;
    }
    HAL_Delay(10);  // 复位后等待稳定
    return 0;
}

/**
 * @brief  SHT30 软件复位
 * @param  hi2c：IIC句柄指针
 * @retval 0：复位成功 1：复位失败
 */
uint8_t SHT30_SoftReset(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
    uint8_t ucCmd[2] = {0};
    ucCmd[0] = (SHT30_CMD_SOFT_RESET >> 8) & 0xFF;  // 命令高位字节
    ucCmd[1] = SHT30_CMD_SOFT_RESET & 0xFF;         // 命令低位字节

    // 发送复位命令
    if (HAL_I2C_Master_Transmit(hi2c, SHT30_ADDR, ucCmd, 2, 100) != HAL_OK)
    {
        return 1;
    }
    return 0;
}

/**
 * @brief  SHT30 CRC8 校验（官方标准算法）
 * @param  pucData：待校验数据指针
 * @param  ucLen：待校验数据长度
 * @retval 计算得到的CRC值
 */
static uint8_t SHT30_CRC8(uint8_t *pucData, uint8_t ucLen)
{
    const uint8_t ucPolynomial = 0x31;  // CRC多项式
    uint8_t ucCrc = 0xFF;               // 初始值

    for (uint8_t i = 0; i < ucLen; i++)
    {
        ucCrc ^= pucData[i];
        for (uint8_t j = 0; j < 8; j++)
        {
            ucCrc = (ucCrc & 0x80) ? (ucCrc << 1) ^ ucPolynomial : (ucCrc << 1);
        }
    }
    return ucCrc;
}

/**
 * @brief  SHT30 读取温湿度（带CRC校验）
 * @param  hi2c：IIC句柄指针
 * @param  pfTemp：温度存储指针
 * @param  pfHumi：湿度存储指针
 * @retval 0：读取成功 1：读取失败 2：CRC校验失败
 */
uint8_t SHT30_ReadTempHumi(I2C_HandleTypeDef *hi2c, float *pfTemp, float *pfHumi)
{
    uint8_t ucCmd[2] = {0};
    uint8_t ucData[6] = {0};  // 存储：温度高位、温度低位、温度CRC、湿度高位、湿度低位、湿度CRC
    uint16_t usTemp = 0, usHumi = 0;

    // 1. 发送高重复性测量命令
    ucCmd[0] = (SHT30_CMD_MEAS_HIGH_REP >> 8) & 0xFF;
    ucCmd[1] = SHT30_CMD_MEAS_HIGH_REP & 0xFF;
    if (HAL_I2C_Master_Transmit(hi2c, SHT30_ADDR, ucCmd, 2, 100) != HAL_OK)
    {
        return 1;
    }
    HAL_Delay(20);  // 等待测量完成（高重复性测量最大耗时15ms）

    // 2. 读取6字节数据（温湿度+CRC）
    if (HAL_I2C_Master_Receive(hi2c, SHT30_ADDR, ucData, 6, 100) != HAL_OK)
    {
        return 1;
    }

    // 3. CRC校验（分别校验温度和湿度数据）
    if (SHT30_CRC8(&ucData[0], 2) != ucData[2] || SHT30_CRC8(&ucData[3], 2) != ucData[5])
    {
        return 2;  // 校验失败
    }

    // 4. 计算温湿度（按官方公式转换）
    usTemp = (ucData[0] << 8) | ucData[1];
    usHumi = (ucData[3] << 8) | ucData[4];
    *pfTemp = -45.0f + (175.0f * usTemp) / 65535.0f;  // 温度范围：-45~125℃
    *pfHumi = (100.0f * usHumi) / 65535.0f;            // 湿度范围：0~100%RH

    return 0;
}

#ifndef __SHT30_H
#define __SHT30_H

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include <stdio.h>

// SHT30 设备地址（根据硬件接线选择，ADDR接GND为0x44，接VCC为0x45）
#define SHT30_ADDR 0x44 << 1  // IIC地址左移1位，兼容HAL库IIC函数格式

// SHT30 命令定义
#define SHT30_CMD_MEAS_HIGH_REP 0x2400  // 高重复性测量
#define SHT30_CMD_MEAS_MID_REP  0x240B  // 中重复性测量
#define SHT30_CMD_MEAS_LOW_REP  0x2416  // 低重复性测量
#define SHT30_CMD_SOFT_RESET    0x30A2  // 软件复位

// 函数声明
uint8_t SHT30_Init(I2C_HandleTypeDef *hi2c);
uint8_t SHT30_SoftReset(I2C_HandleTypeDef *hi2c);
uint8_t SHT30_ReadTempHumi(I2C_HandleTypeDef *hi2c, float *pfTemp, float *pfHumi);
static uint8_t SHT30_CRC8(uint8_t *pucData, uint8_t ucLen);

#endif

//初始化
//需要在Cubemx软件中配置IIC1
        ucRet = SHT30_Init(&hi2c1);
        if (ucRet == 0)
        {
        printf("SHT30初始化成功\r\n");
        }
        else
        {
        printf("SHT30初始化失败，错误码：%d\r\n", ucRet);
        }

//死循环
  while (1)
  {
    ucRet = SHT30_ReadTempHumi(&hi2c1, &fShtTemp, &fShtHumi);
    if (ucRet == 0)
    {
        printf("温度：%.2f℃，湿度：%.2f%%RH\r\n", fShtTemp, fShtHumi);
    }
    else if (ucRet == 2)
    {
        printf("SHT30数据CRC校验失败\r\n");
    }
    else
    {
        printf("SHT30数据读取失败\r\n");
    }
    

    HAL_Delay(1000); // 每隔1秒读取一次
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

测试结果

上位机测试结果

结语

主要是给学弟提供一个参考的跑的通的模板程序，仅供参考学习！