#第九届立创电赛#基于盛思锐SHT40的桌面低功耗温湿度检测仪
简介
立创温湿度检测仪训练营项目，使用STM32+盛思锐温湿度传感器完成温度和湿度采集。Sensirion是一家世界知名的传感器解决方案开发商和制造商，成立于1998年，总部位于瑞士。
简介：立创温湿度检测仪训练营项目，使用STM32+盛思锐温湿度传感器完成温度和湿度采集。Sensirion是一家世界知名的传感器解决方案开发商和制造商，成立于1998年，总部位于瑞士。开源协议
：GPL 3.0
描述
1、项目介绍
使用盛思锐温湿度传感器+STM32G030K6T6，完成温度和湿度的实时采集。
感谢嘉立创提供免费的训练营活动！
感谢盛思锐出品的优秀温湿度传感器！
为你们点赞！
*2、项目属性
项目整体难度不大，嘉立创工程师带领大家从零开始，手把手完成整个项目，非常适合新手学习，我一个电子小白都能完成，相信我你也一样可以的。
3、开源协议
GPL3.0
4、硬件部分
（1）电路原理图
（2）PCB布线图
（3）3D模型图
（4）盛思锐温湿度传感器模块
桌面温湿度仪上使用盛思锐公司出品的SHT40温湿度传感器模块用于检测温湿度，
SHT40采用IIC进行通信，查看SHT40的数据手册可知，0x44是IIC地址；当地址最低位是0，表示读数据，最低位是1，表示写数据；当发送0xFD指令时，代表高精度测量温湿度；
通过对数据进行公式计算可以得出温湿度；
（5）磁珠
磁珠在抗干扰方面具有重要作用。它主要用于抑制高频信号和消除传输线结构中的RF噪声，从而减少电磁干扰（EMI）。磁珠允许直流信号通过，但能有效滤除交流信号，特别是射频RF能量。此外，磁珠还具有吸收静电脉冲的能力，有助于保护电路免受意外电气冲击。所以，在电源部分，加了一个谱罗德生产的贴片磁珠，对电路进行保护。
5、软件部分
见附件 ，软件分为两个版本，一个是常亮版本，用于调试使用；另一个是低功耗模式，可以用于实际使用的场景下，按一下按钮以后，会交替显示几次温湿度，然后进入休眠，减少电量消耗。
（1）数码管+三态移位寄存器
数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管，也称 LED 数码管。数码管按段数可分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元，就是多的那个小数点（DP），这个小数点可以更精确的表示数码管想要显示的内容，如图所示：
按显示多少个发光二极管（8）可分为 1 位、 2 位、 3 位、 4 位、 5 位、 6 位、7 位等数码管。
按连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND ，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
数码管显示工作方式有两种：静态显示方式和动态显示方式。
静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种方法的优点是占用CPU时间少，显示便于监测和控制。缺点是硬件电路比较复杂，成本较高，比如使用4个静态数码管，那么就需要32个IO来控制。
动态显示的特点是将所有数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人感觉各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。
本系统通过两个共阴极3位数码管来显示温度和湿度数据，考虑到引脚数量，这里加入3个移位寄存器SN74HC595PWR来驱动共阴极数码管；
共阴段码：
| 段码 | 字符 | 段码 | 字符 | 段码 | 字符 | 段码 | 字符 |
| 0x3f | 0 | 0x6d | 5 | 0x77 | A | 0x71 | F |
| 0x06 | 1 | 0x7d | 6 | 0x7c | B | 0x00 | 无显示 |
| 0x5b | 2 | 0x07 | 7 | 0x39 | C | ||
| 0x4f | 3 | 0x7f | 8 | 0x5e | D | ||
| 0x66 | 4 | 0x6f | 9 | 0x79 | E |
SN74HC595驱动时序相对简单，首先输入高电平或低电平到SER引脚中，随后产生一个SCLK的上升沿，将数据发送出去，这里是8位数据移位寄存器，所以循环8次，最后一个RCLK的上升沿将数据锁存住，保持不变，直到下一次发送；
这里模拟一下发送时序；首先待发送的数据是0xFE（1111 1110），此时先发送最高位，也就是0xFE&0x80，判断高低电平；随后数据被送入QA；然后继续，发送次高位，也就是(0xFE<<1)&0x80，判断高低电平，随后之前的数据被挤到QB，这个数据移位到QA。依次类推...
（2）I2C
IIC是一种两线式双向同步串行总线协议，双向的意思是指通信双方均可发送与接受数据；同步是指通信双方具有相同的时钟脉冲（SCL线）。
在IIC中把设备分为主设备与从设备，一般来说，谁控制时钟线谁就是主设备；
IIC设备均有一个器件地址，在多个设备通信时，根据器件地址来进行辨别；
IIC是半双工通信，同一时间内仅支持单向通信（只有一根数据线）；
单片机的IIC引脚通常设置为开漏输出，通过外部的上拉电阻来输出高电平，这样做的好处是防止多个设备通信时，信号混乱。
在整个IIC通信过程中，主要包含以下几个过程；
- 主机开始时序；
- 主机发送地址时序；
- 主机等待从机应答时序；
- 主机发送读/写数据时序；
- 主机等待从机应答时序；
- 停止时序；
（3）电压采集
（4）盛思锐温湿度传感器模块
6、打怪经过
第一次搞铁板烧贴片，第一次用STM32CubeMX，第一次用I2C，第一次用盛思锐的温湿度传感器，折腾的过程痛并快乐着，但是结果是美丽的，生命的意义不就在于不断挑战自己，突破自己吗？
（1）第一次尝试焊接贴片器件，使用粗针头放置锡膏过多，导致连锡非常严重。以后每个焊点少量使用锡膏即可。铁板烧焊接器件一定要先焊接引脚多的，不容易焊的，电容、电阻、LED往后放，他们反而容易处理。
（2）连锡的处理方法：抹上适量的助焊剂，然后使用刀头甩出来；使用吸锡带，加热的情况下吸走多余的锡；补上点锡，用电烙铁向外拖，带走多余的锡膏，相关教程：https://www.bilibili.com/video/BV1Xa411u7mg
（3）在下载程序的时候，出现能够识别下载器，但是无法通讯的问题，提示错误：SWD/JTAG Communication Failure连接失败，检查发现VDD与3V网络未连接，导致无法给MCU供电，L1到R3飞线连接后，下载正常。
（4）STM32CubeMX编程方式非常简单省力，对新手友好，可以多使用，拖拖拽拽就能写程序，不用记那么多让人头疼的东西多好啊。
（5）Keil安装MCU对应软件包速度很慢，可以自己下载以后，手动安装，下载地址https://www.keil.arm.com/devices/ 首先搜索对应的型号，比如STM32F103C8，
搜索以后点击对应的MCU连接，进入详细页面，点击红框内的内容，进入下载界面
（6）使用沁恒下载器下载的时候，需要打开沁恒的下载器工具WCH-LinkUtility.exe，切换模式到WCH-LinkDAP-WVINUSB，先点“get”获取支持的模式列表，然后选中WCH-LinkDAP-WVINUSB点“set”。设置完毕以后，记得关闭WCH-LinkUtility.exe，防止占用下载器导致keil连接失败。
Keil中使用方法：
- 打开魔法棒（Options for Target ）。
- 点击Debug，选择使用CMSIS-DAP Debugger。
- 点击Settings，如果左侧能识别序列号，右侧可以识别sw设备，就可以正常使用了。
选中“Reset and Run”下载程序后自动重新运行,否则需要你手动断电再上电
（7）焊接LED没有注意正反，导致其中一个反接了，电路不通，写入程序后无法正常执行，修改以后点灯成功。
（8）数码管显示不正常问题的处理：三个595，其中第一个连锡没处理好，在测试程序的时候，遇到问题：
- 第一个显示不正常，显示不全
- 第二个数码管三段显示相同的数字正常，如果让三段显示不同的数字就会出现999
处理好连锡以后，2个数码管都正常了
（9）i2c问题处理：只要启用i2c，数码管就失效，有人建议使用软件i2c，尝试使用软件模拟i2c功能，发现问题依然存在
个人排查思路：
- 软件方面：基本可以确定软件没问题，使用官方代码存在相同问题，如果要进一步排查，可以用别的stm单片机测试一下i2c功能，并读取温湿度模块的值；
- 检查i2c功能的两个IO口p8和p9是否存在短接的情况，可能直接短接，也可能是温湿度模块底座引脚短接；（发现问题出在这里，温湿度模块底座有两个连锡短接）
- 写入程序，运行i2c功能后，用万用表测量引脚输出，看是否正常
清除连锡以后，重新写入程序，显示正常
（10）下载成功一次以后，再下载失败问题
写入官方程序以后，再一次烧写程序，会遇到弹窗三连，这个问题是因为程序为了省电，让系统进入了低功耗模式，这时候按一下板子上的按键激活程序或者重新上电，就可以写入了。这个问题群里的朋友们遇到的比较多，希望后面的人复刻的时候注意一下。
历经九九八十一难，终于成功修得正果！
7、BOM清单
见附件
设计图
未生成预览图，请在编辑器重新保存一次BOM
暂无BOM
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