1．溫濕度傳感器模塊HTU21D產品簡介

基于法國Humirel公司高性能的濕度感應元件制成，新一代HTU21D溫度和濕度傳感器在尺寸與智能方面建立了新的標準：它嵌入了適于回流焊的雙列扁平無引腳DFN 封裝， 底面3x3mm，高度1．1mm。傳感器輸出經過標定的數字信號，標準 I2C格式。多樣化的輸出方式，寬的工作電壓范圍，同時具有很高的溫度精度和濕度精度。HTU21系列模塊專為低功耗小體積應用設計，具有良好的品質、快的響應速度、抗干擾能力強、性價比高等優點，微小的體積（3x3mm）、極低的功耗

數字輸出溫濕度傳感器模塊HTU21D傳感器重要參數

供電電壓：1．5V—3．6V

濕度測量范圍：0—100％RH

溫度測量范圍： －40℃—125℃

最大消耗功率： 2．7uW

通信方式：

I2C

濕度精度范圍（10％RH to 95％RH）： ±2％RH

濕度遲滯：±1％RH

測量時間：50ms

年漂移量：－0．5％RH／year

響應時間：5 s

HTU21D溫度和濕度傳感器為OEM應用提供一個準確可靠的溫濕度測量數據。通過一個微控制器的接口和模塊連接達到溫度和濕度數字輸出。HTU21D 的分辨率可以通過輸入命令進行改變（8／12bit 乃至12／14bit 的RH／T），傳感器可以檢測到電池低電量狀態，并且輸出校驗和，有助于提高通信的可靠性。

2．規格參數

25攝氏度，3．3V供電時的電氣特性如下：

印刷板設計注意：

如果SCL 和SDA 信號線相互平行并且非常接近，有可能導致信號串擾和通訊失敗。解決方法是在兩個信號線之間放置VDD 或GND，將信號線隔開，或使用屏蔽電纜。此外，降低SCL 頻率也可能提高信號傳輸的完整性。須在電源引腳（VDD， GND）之間加一個100nF 的去藕電容，用于濾波。此電容應盡量靠近傳感器。

引腳定義：

本實驗采用的為成品HTU21D模塊，直接與 STM32 開發板連接即可。

引腳 說明

電源引腳 （VDD， GND） HTU21 的供電范圍為 1．8VDC － 3．6VDC，推薦電壓為 3．0V。電源（VDD）和接地（VSS）之間須連接一個0．1uF的去耦電容，且電容的位置應盡可能靠近傳感器。

串行時鐘輸入（SCK） SCK 用于微處理器與 HTU21 之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態邏輯，因而不存在最小 SCK 頻率。

串行數據 （DATA） DATA 引腳為三態結構，用于讀取傳感器數據。當向傳感器發送命令時， DATA 在 SCK 上升沿有效且在 SCK 高電平時必須保持穩定。 DATA 在 SCK 下降沿之后改變。當從傳感器讀取數據時， DATA 在 SCK 變低以后有效，且維持到下一個 SCK 的下降沿。為避免信號沖突，微處理器應驅動 DATA 在低電平。需要一個外部的上拉電阻（例如： 10kΩ）將信號提拉至高電平。上拉電阻通常已包含在微處理器的 I／O 電路中。

3．通訊過程

Htu21d遵循標準的 IIC 進行通信，關于 IIC 的介紹請看—＞IIC專題（一）——基礎知識準備。本文設計也多參考此篇文章–＞STM32F10x＿模擬I2C讀寫EEPROM。

3．1 IIC啟動信號

啟動傳輸，發送一位數據時，包括 DATA 線在 SCK 線高電平期間一個向低電平的跳變。

3．2 IIC停止信號

終止傳輸，停止發送數據時，包括 DATA 線在 SCK 線高電平期間一個向高電平的跳變。

3．2 IIC數據傳輸

SCL時鐘電平為低， 可以改換SDA數據線的電平，在SCL上升沿的過程將SDA數據發送出去。SCL為高電平時，SDA上的數據保持穩定。

I2C 是以字節（8位）的方式進行傳輸，總線上每傳輸完1字節之后會有一個應答信號，應答信號總是由接收方來產生。通信過程的時鐘由主器件（主機）提供。

IIC 寫一字節：

數據發送結束，進行應答操作。

0：表示從機應答，可以繼續下一步操作；

1：表示從機非應答，不能進行下一步操作。

IIC讀一字節：

IIC讀取操作類似于發送，只是傳輸數據方向相反。

3．3 IIC應答信號處理

等待應答：

產生應答：

產生非應答：

4．HTU21D數據測量

測量命令如下表：

本文采用非保持主機：

／／非主機模式

＃define HTU＿TEMP ? ?0xf3

＃define HTU＿HUMI ? ?0Xf5

在非主機模式下， MCU 需要對傳感器狀態進行查詢。此過程通過發送一個啟動傳輸時序，之后緊接著是如圖所示的I2C 首字節（1000’0001）來完成。如果內部處理工作完成，單片機查詢到傳感器發出的確認信號后，相關數據就可以通過MCU 進行讀取。如果測量處理工作沒有完成，傳感器無確認位（ACK）輸出，此時必須重新發送啟動傳輸時序。

傳感器初始化：

傳感器數據讀取與轉換：

傳感器內部設置的默認分辨率為相對濕度12位和溫度14 位。 SDA 的輸出數據被轉換成兩個字節的數據包，高字節MSB 在前（左對齊）。每個字節后面都跟隨一個應答位。兩個狀態位，即LSB 的后兩位在進行物理計算前須置‘0’。

轉換計算如下圖：

源代碼實現：

顯示方式：

本實驗通過串口打印和 TFTLCD 顯示，串口打印有助于程序的調試。

對于測量出來float的數值如何直接顯示到LCD上，代碼中簡要的介紹了兩種方式：

LCD顯示方式1：sprintf函數將結果打印到test數組里，轉換成字符串顯示（LCD＿ShowString）。

LCD顯示方式2：將得到的數值拆分成整數和小數直接顯示在液晶（LCD＿ShowxNum）。

液晶顯示直接參考正點原子的驅動。