1.簡介
法國Humirel公司新一代HTU21D溫度和濕度傳感器在尺寸與智能方面建立了新的標(biāo)準(zhǔn)：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(jīng)過標(biāo)定的數(shù)字信號，標(biāo)準(zhǔn) I2C 格式。
HTU21D溫度和濕度傳感器為OEM應(yīng)用提供一個(gè)準(zhǔn)確可靠的溫濕度測量數(shù)據(jù)。通過一個(gè)微控
制器的接口和模塊連接達(dá)到溫度和濕度數(shù)字輸出。HTU21D 的分辨率可以通過輸入命令進(jìn)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(tài)，并且輸出校驗(yàn)和，有助于提高通信的可靠性。
2.規(guī)格參數(shù)
25攝氏度，3.3V供電時(shí)的電氣特性如下：
印刷板設(shè)計(jì)注意：
如果SCL 和SDA 信號線相互平行并且非常接近，有可能導(dǎo)致信號串?dāng)_和通訊失敗。解決方法是在兩個(gè)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?shù)耐暾浴ｍ氃陔娫匆_（VDD， GND）之間加一個(gè)100nF 的去藕電容，用于濾波。此電容應(yīng)盡量靠近傳感器。
引腳定義：
本實(shí)驗(yàn)采用的為成品HTU21D模塊，直接與 STM32 開發(fā)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(gè)0.1uF的去耦電容，且電容的位置應(yīng)盡可能靠近傳感器。
串行時(shí)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(tài)邏輯，因而不存在最小 SCK 頻率。
串行數(shù)據(jù) (DATA) DATA 引腳為三態(tài)結(jié)構(gòu)，用于讀取傳感器數(shù)據(jù)。當(dāng)向傳感器發(fā)送命令時(shí), DATA 在 SCK 上升沿有效且在 SCK 高電平時(shí)必須保持穩(wěn)定。 DATA 在 SCK 下降沿之后改變。當(dāng)從傳感器讀取數(shù)據(jù)時(shí), DATA 在 SCK 變低以后有效，且維持到下一個(gè) SCK 的下降沿。為避免信號沖突，微處理器應(yīng)驅(qū)動(dòng) DATA 在低電平。需要一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)的 IIC 進(jìn)行通信，關(guān)于 IIC 的介紹請看—>IIC專題（一）——基礎(chǔ)知識準(zhǔn)備。本文設(shè)計(jì)也多參考此篇文章–>STM32F10x_模擬I2C讀寫EEPROM。
3.1 IIC啟動(dòng)信號
啟動(dòng)傳輸，發(fā)送一位數(shù)據(jù)時(shí)，包括 DATA 線在 SCK 線高電平期間一個(gè)向低電平的跳變。
3.2 IIC停止信號
終止傳輸，停止發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，包括 DATA 線在 SCK 線高電平期間一個(gè)向高電平的跳變。
3.2 IIC數(shù)據(jù)傳輸
SCL時(shí)鐘電平為低， 可以改換SDA數(shù)據(jù)線的電平，在SCL上升沿的過程將SDA數(shù)據(jù)發(fā)送出去。SCL為高電平時(shí)，SDA上的數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定。
I2C 是以字節(jié)（8位）的方式進(jìn)行傳輸，總線上每傳輸完1字節(jié)之后會(huì)有一個(gè)應(yīng)答信號，應(yīng)答信號總是由接收方來產(chǎn)生。通信過程的時(shí)鐘由主器件(主機(jī))提供。
IIC 寫一字節(jié):
數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束，進(jìn)行應(yīng)答操作。
0：表示從機(jī)應(yīng)答，可以繼續(xù)下一步操作；
1：表示從機(jī)非應(yīng)答，不能進(jìn)行下一步操作。
IIC讀一字節(jié)：
IIC讀取操作類似于發(fā)送，只是傳輸數(shù)據(jù)方向相反。
3.3 IIC應(yīng)答信號處理
等待應(yīng)答：
產(chǎn)生應(yīng)答：
產(chǎn)生非應(yīng)答：
4.HTU21D數(shù)據(jù)測量
測量命令如下表：
本文采用非保持主機(jī)：
//非主機(jī)模式
#define HTU_TEMP? ? 0xf3
#define HTU_HUMI? ? 0Xf5
在非主機(jī)模式下， MCU 需要對傳感器狀態(tài)進(jìn)行查詢。此過程通過發(fā)送一個(gè)啟動(dòng)傳輸時(shí)序，之后緊接著是如圖所示的I2C 首字節(jié)（1000’0001）來完成。如果內(nèi)部處理工作完成，單片機(jī)查詢到傳感器發(fā)出的確認(rèn)信號后，相關(guān)數(shù)據(jù)就可以通過MCU 進(jìn)行讀取。如果測量處理工作沒有完成，傳感器無確認(rèn)位（ACK）輸出，此時(shí)必須重新發(fā)送啟動(dòng)傳輸時(shí)序。
傳感器初始化：
傳感器數(shù)據(jù)讀取與轉(zhuǎn)換：
傳感器內(nèi)部設(shè)置的默認(rèn)分辨率為相對濕度12位和溫度14 位。 SDA 的輸出數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)包，高字節(jié)MSB 在前（左對齊）。每個(gè)字節(jié)后面都跟隨一個(gè)應(yīng)答位。兩個(gè)狀態(tài)位，即LSB 的后兩位在進(jìn)行物理計(jì)算前須置‘0’。
轉(zhuǎn)換計(jì)算如下圖：
源代碼實(shí)現(xiàn)：
顯示方式：
本實(shí)驗(yàn)通過串口打印和 TFTLCD 顯示，串口打印有助于程序的調(diào)試。
對于測量出來float的數(shù)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(shù)將結(jié)果打印到test數(shù)組里，轉(zhuǎn)換成字符串顯示(LCD_ShowString)。
LCD顯示方式2:將得到的數(shù)值拆分成整數(shù)和小數(shù)直接顯示在液晶(LCD_ShowxNum)。
液晶顯示直接參考正點(diǎn)原子的驅(qū)動(dòng)。
