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零知开源——STM32F407VET6驱动SHT41温湿度传感器完整教程

news 2025/7/10 11:14:04

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一、硬件连接

1.1 硬件清单

1.2 接线硬件表

1.3 接线实物图

二、软件环境配置

2.1 安装开发工具

2.2 依赖库

三、核心代码实现

3.1 零知IDE代码驱动

3.2 核心库函数解析

3.2.1 Adafruit_SHT4x库

3.2.2 Adafruit_Sensor库

3.2.3 Adafruit_I2CDevice库

四、常见问题解答

Q1：编译时报错"Adafruit_SHT4x.h: No such file or directory"

Q2：传感器检测失败（"Couldn't find SHT4x"）

Q3：数据读取不稳定或CRC校验失败

Q4：如何提高测量精度？

五、结果显示

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
}

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
}

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;
}

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;
}

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;
}

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;
}

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);
}

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;
}

功能：从I2C设备读取数据
参数：