基于CC2530的温湿度传感器模块实验

实验内容

认识温度湿度传感器；
能够编程读取传感器的温湿度数据；
能够将读取的数据在数码管上显示。

实验目的

熟悉温湿度模块的使用；
了解数码管的工作原理；
了解温湿度传感器作原理。

实验环境

实验所需硬件

序号	名称	数量	备注
1	电脑	1台	系统Windows7及以上
2	CC2530底座模块	1个	·
3	温湿度模块	1个	·
4	CC Debugger 仿真器和连接线	1套	·
5	USB线	1根	·
6	温湿度模块实验代码	1份	·

实验所需软件

IAR 驱动安装步骤
CC Debugger 驱动安装步骤
Git 软件下载(可选)

CC2530底座：HIVE ZigBee Pro（简称CC2530底座）是一种基于CC2530F256芯片的蜂巢底座。

实验硬件

CC Debugger 仿真器和连接线

实验硬件

温湿度模块

USB线

实验要求

认识温度湿度传感器；
能够编程读取传感器的温湿度数据；
能够将读取的数据在数码管上显示。

实验原理

温度传感器工作原理

利用材料的物理特性随着温度变化的原理设计。比如利用金属膨胀原理设计的传感器，将双金属片由两片不同膨胀系数的金属贴在一起而组成，随着温度变化，材料A比另外一种金属膨胀程度要高，引起金属片弯曲。弯曲的曲率可以转换成一个输出信号。又比如利用金属随着温度变化，其电阻值也发生变化的原理。阻值的变化会导致电流电压的变化，通过测量电流电压。便可知道温度的变化。

湿度感器工作原理

湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。温湿度模块使用SHT20，采用的是电容式湿敏元件。

硬件设计

温湿度传感器采用集成化的模块SHT20，主要通过IIC的通信方式进行数据的传输及处理，该芯片性能优异，长期工作也能保持数据稳定。数码管驱动采用TM1640驱动芯片。 TM1640是一种LED(发光二极管显示器)驱动控制专用电路,内部集成有MCU 数字接口、数据锁存器，能有效节省IO。

温湿度传感器基本电路图

数码管驱动电路图

实验步骤

① CC2530底座模块安装温湿度模块，用CC Debugger连接底座与电脑，如下图所示：

模块组装

② 轻按CCDebugger复位按键，指示灯变绿，表示连接正常。如下图:

模块组装

③ 访问github,进入github界面后点击Code，Clone HTTPS安全链接，如下图所示：

操作步骤

④ 打开电脑终端，进入工作目录workspace (workspace 为工程文件夹所在目录)：

$ cd workspace

⑤ 运行clone命令：

$ git clone https://github.com/aiotcom/eps.git 

下载目录至指定文件夹下。
如果提示“command not found”表示电脑没有安装Git，请至Git官网下载。
如果电脑没有安装 Git 软件，也可以进入Github，点击 Code -> DownLoad ZIP 下载所有工程代码。如下图所示：
下载代码
如果电脑没有公网，可以进：D盘\实验教程与代码选择相应的代码。

⑥ 打开 IAR Embedded Workbench 工程软件，点击工具栏： File -> Open -> Workspace，选择工程文件：基于CC2530的模块实验\3.温湿度传感器模块\SHT20.eww 并打开。

打开工程

选择文件

⑦ 点击Make按钮，重新编译文件，显示没有错误。

文件编译

⑧ 点击Download and Debug按钮，将程序下载到模块中。

下载程序

代码下载成功

⑨ 点击X退出仿真模式。

退出仿真

⑩ 移除CC Debugger仿真器，采用USB线供电。

采用USB线供电

⑪ 获取环境温湿度显示到数码管上：
显示湿度值：

显示温度值：

代码讲解

① 程序目录结构，源代码文件如下图：
代码目录结构

② main.c代码，对SHT20温湿度传感器 IIC 接口IO、SHT20、TM1640初始化，初始化完成后，以定时器时间为基准每1.6秒更新依次传感器温湿度数据。

    void main(void)
    {
        static uint8_t Display_Flag = 0;//显示标志位	
        Hal_Init_32M();//初始化32M时钟
        IIC_Init();//初始化IIC 
        TM1640_Init();//初始化TM1640   
        Init_Timer1();//初始化定时器1(20ms)，为温湿度数据更新提供时间基准

        while(1)
        {		
            if(Display_Count>=80 && Display_Flag == 0)//1600ms 显示温度
            {
                Display_Flag = 1;//下一个显示湿度
                SHT2x_GetTempHumi();//取温湿度值 保存在g_sht2x_param.TEMP_HM
                send_LED_Display(0xC0,(uint16_t)g_sht2x_param.TEMP_HM,1);//显示温度
            }
            else if(Display_Count>=160 && Display_Flag == 1)//3200ms 显示湿度
            {
                Display_Flag = 0; //下一个显示温度
                SHT2x_GetTempHumi();//获取温湿度值 保存在g_sht2x_param.HUMI_HM
                send_LED_Display(0xC0,(uint16_t)g_sht2x_param.HUMI_HM,2);//显示湿度
                Display_Count = 0;//计数清零
            }
        }
    }

通过调用SHT2x_GetTempHumi(),读取一次温湿度，分别保存在g_sht2x_param.TEMP_HM，g_sht2x_param.HUMI_HM。

    if(Display_Count>=80 && Display_Flag == 0)//1600ms 显示温度
        {
            Display_Flag = 1;//下一个显示湿度
            SHT2x_GetTempHumi();//取温湿度值 保存在g_sht2x_param.TEMP_HM
            send_LED_Display(0xC0,(uint16_t)g_sht2x_param.TEMP_HM,1);//显示温度
        }
    else if(Display_Count>=160 && Display_Flag == 1)//3200ms 显示湿度
        {
        Display_Flag = 0; //下一个显示温度
        SHT2x_GetTempHumi();//获取温湿度值 保存在g_sht2x_param.HUMI_HM
        send_LED_Display(0xC0,(uint16_t)g_sht2x_param.HUMI_HM,2);//显示湿度
        Display_Count = 0;//计数清零
        }

调用send_LED_Display()，显示温湿度。

常见问题

弹出警告窗口，不能下载程序。
- 请确认CCDebugger驱动否安装。
- 轻按CCDebugger仿真器的按键，指示灯不是绿色连接有问题。
- CCDebugger仿真器是否正常接入到底座，参考实验步骤第一步。
下载代码后程序没观察到实验现象。
- 请重新上电，或者按下底座上的复位按键。
- 模块没有安装稳妥。

实验思考

修改代码实验实现温湿度数据2秒更新一次。
每200ms采集一次温湿度数据。采集5次，取平均数。再显示。