零知开源——STM32F407VET6驱动SHT41温湿度传感器完整教程
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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STM32F407VET6引脚功能说明
VCC3.3V电源正极
GNDGND电源地
SCL21/SCLI2C时钟线
SDA20/SDAI2C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;
if (!i2c_dev->read(readbuffer, 6)) return false;
// CRC校验
if (readbuffer != crc8(readbuffer, 2) ||
readbuffer != crc8(readbuffer + 3, 2))
return false;
// 原始数据转换
uint16_t temp_raw = (readbuffer << 8) | readbuffer;
uint16_t hum_raw = (readbuffer << 8) | readbuffer;
// 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：
[*]buffer：数据缓冲区
[*]len：读取长度
[*]stop：是否发送停止条件
四、常见问题解答Q1：编译时报错"Adafruit_SHT4x.h: No such file or directory" A：解决方法
>检查是否安装了依赖库（Adafruit BusIO）
Q2：传感器检测失败（"Couldn't find SHT4x"） A：排查步骤
[*]检查硬件连接（VCC、GND、SCL、SDA）
[*]确认I2C地址正确（SHT41默认为0x44）
[*]使用I2C扫描工具确认设备地址
[*]检查上拉电阻（4.7kΩ）
Q3：数据读取不稳定或CRC校验失败A：解决方案
[*]降低I2C时钟速度
[*]缩短I2C总线长度
[*]尝试不同的精度模式
Q4：如何提高测量精度？A：优化方法
[*]使用高精度模式：sht4.setPrecision(SHT4X_HIGH_PRECISION)
[*]启用加热器：sht4.setHeater(SHT4X_MED_HEATER_100MS)
[*]避免传感器暴露在气流中
五、结果显示成功运行后，串口监视器将输出以下格式的数据：
资源链接
SHT41数据手册
STM32F407VET6参考手册
Adafruit SHT4x库GitHub
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