如何自己设计一款温湿度计

大家好，今天笔者要跟大家分享一款“温湿度计”的制作，一说到温湿度检测，或许大家第一个想到的就是DHT11了吧，单总线接口，操作方便，或者就是SHT2X系列的，IIC总线接口，编程也是比较简单。但是你们可能想错了，笔者今天要介绍的主角不是他们。

我们在设计产品的时候，很多时候不仅仅要考虑到体积，同时也要考虑成本，然而上面两类传感器，DHT11的体积显然是比较大的，SHT2X系列的传感器，成本也会让人望而生畏。那么，有没有一款体积又小，价格又相对比较便宜的温湿度传感器呢？答案自然是肯定的！这不，今天笔者要给大家介绍的这款也是由奥松电子出品的温湿度传感器AHT10，既体积小，价格又相对比较便宜，当然，最重要的是精度也不差！

我们先来看一下这款温湿度传感器的参数基本参数，如下图所示：

接下来，我们再来看一下它的尺寸和封装，双列扁平无引脚SMD封装，体积仅有541.6mm，也算的上是非常的小巧了（当然，比SHT20的尺寸32.41.1来说，还是要大了一点，但是比起DHT11的尺寸15.5125.5mm来说，小了就不是那么一点点了）：

至于价格方面嘛，DHT11在某宝差异比较大，有2块多的，也有5块多的，在某商城的价格基本在4.5左右（含税），SHT20含税在6块多一点，AHT10在某商城没看到，某宝基本在3.5左右！初步看来，AHT10的性价比似乎要高一些。

好了，关于这几款传感器就简单略过，毕竟他们不是本文的重点，因为今天笔者主要是要跟大家介绍AHT10这款传感器的应用。下图是笔者设计的一款产品，至于产品的用途就不多说了，这款板子上所用到的用于温湿度检测的传感器就是这款AHT10：

为了便于SMT加工，主要元件基本都放置在了板子的背面，我们再来看下板子的正面，是由一个OLED模块和4个按键组成：

主控MCU是用的STC8A8K64S4A12这款最新出的单片机，OLED模块用的中景园的IIC接口的0.96寸OLED模块，分辨率是128*64;

ATH10的控制也很简单，直接IIC接口，除电源线外，另外只需2根线（SCL和SDA）即可，只是这里需要注意几点：

产品在电路使用中主机MCU的供电电压必须与传感器一致；

IIC总线上仅能连接单个AHT10，且不能连接其它IIC器件。

好了，硬件部分连线很简单，就不多说了，接下来我们看软体设计部分，我们先来看下OLED界面，即最终我们要显示的效果：

OLED界面设计大致思路是这样的：我们将分辨率为128*64的OLED屏分成8行，其中：

第0-1行，用来显示“温湿度计”4个16*16的汉字；

第3-4行，用来显示温度信息；

第6-7行，用来显示湿度信息；

于是，在程序中我们便可以这样设计：

这里用到了三个显示函数， OLED_ShowCHinese（）、OLED_ShowNum（）和OLED_ShowString（），分别用来显示汉字、数字和字符，其中OLED_ShowCHinese（）函数的原型如下，兼容了1616和3232两种大小的字体：

另外，OLED_ShowNum（）函数和OLED_ShowString（）函数的原型分别如下图所示：

跟OLED相关的驱动，基本都是由中景园提供的例程，然后做了一些不同大小字体匹配的修改，大家要是有什么不明白的地方，可以直接查看官方提供的资料，在此笔者也就不多说什么了。

关于字体取模，笔者也简单说下，利用中景园提供的取模软件，大致操作流程如下：

1、 将取模模式设置为“字符模式”：

2、 设置字模相关的参数：

3、 设置字体及字号，然后输入我们要取模的汉字或字符，点击“生成字模”即可：

接下来，我们只需要将取模生产的文件复制到oledfont.h这个字库文件中即可：

当然咯，这个字库文件中本身就给我们提供了不同大小的常用的ASCII表的字库，所以，我们只需要添加其他这个字库中没有的字体即可。大家只要掌握了方法，笔者相信添加字库对大家来说应该是件很简单的事情！最终，笔者的字库文件如下图所示：

接下来，我们就要来看下ATH10的驱动程序，关于AHT10的驱动，官网也提供了基本的例程，所以，笔者也是基于官网例程，再根据身硬件做了一些小改动，官网例程链接：http://www.aosong.com/class-36.html。

接下来，我们就简单分析一下AHT10驱动相关的程序。首先，我们来看下AHT10初始化的指令：

咋一看，可能有点懵逼，但是，结合手册我们就不难理解，首先，我们从手册上知道ATH10的器件地址为0x38，然后它的读写指令格式就是：设备地址（7bit）+ SDA方向位（1bit），其中方向位读R：1，写W：0，指令构成如下图所示：

在AHT10初始化的时候，我们是要配置系统寄存器的一些参数，所以应该是写，自然，这里首先就应该发送0x70，至于第二条指令0xe1，就是初始化命令了，后面跟着的0x08和ox00也是跟系统配置相关的指令，关于这几条指令的具体含义官方手册上并没有明确说明，因此，我们只需要知道按照这种方式发送指令就好了。

在初始化的时候，我们需要等待“校准是能位”为1时，才表示传感器已经工作正常了，如果没有读到这个“校准使能位”为1，则重新复位，继续发送初始化指令，若复位10次仍读不到改位为1，不再发送初始化指令，并返回0。从手册上我们知道，这个“校准使能位”是状态位中的bit［3］：

在初始化OK之后，我们就可以开始测量温湿度的值了，从数据手册上我们可以看到，要触发测量的话，我们需要发送如下四条指令：

也就是，我们程序中的0x70、0xac、0x33和0x00这四条指令：

由于传感器在采集时需要时间，所以在主机发出测量指令（0xAC）后，我们需要延时75毫秒以上再读取转换后的数据并判断返回的状态位是否正常。若状态位bit［7］为0表示数据可正常读取，为1时传感器为忙状态，主机需要等待数据处理完成。

当数据可以正常读取时，我们就可以发送0x71这条指令，开始读取数据了，关于这里为什么是0x71而不是别的值，前面已经介绍过了AHT10读写指令构成了，在此就不做过多解释了。还是一样，我们来看下手册上的读指令说明：

从上图中我们可以知道，在主机发送读指令后，从机会返回6个byte的数据，分别是状态（8bit）、湿度数据（8bit）、湿度数据（8bit）、湿度数据（高4bit）、温度数据（低4bit）、温度数据（8bit）、温度数据（8bit），于是，我们在程序中设置了6个变量，用来存储这几个数据，并且，我们将温湿度的原始数据，也分别用一个变量来保存：

接下来，我们就要根据手册提供的温湿度的转换公式，来对温湿度数据进行转换，首先，我们看下手册上的转换公式：

根据上述转换公式，我们可以在程序中做如下计算：

至此，温湿度的采集和显示，就OK了，我们看下最终的温湿度数据转换并在OLED显示的这部分完整代码：