STM32案例学习 GY-39环境监测传感器模块

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STM32案例学习 GY-39环境监测传感器模块

硬件平台

  1. 野火STM32F1系列开发板
  2. 正点STM32F1系列开发板
  3. STM32F103ZET6核心板
  4. GY-39环境监测传感器模块
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GY-39环境监测传感器模块

  1. GY-39 是一款低成本,气压,温湿度,光强度传感器模块。工作电压 3-5v,功耗小,安装方便。
  2. 其工作原理是,MCU 收集各种传感器数据,统一处理,直接输出计算后的结果。此模块,有两种方式读取数据,即**串口 UART(TTL 电平)**或者 IIC(2 线)。串口的波特率有 9600bps 与 115200bps,可配置,有连续,询问输出两种方式,可掉电保存设置。可适应不同的工作环境,与单片机及电脑连接。
  3. 模块另外可以设置单独传感器芯片工作模式,作为简单传感器模块,MCU 不参与数据处理工作
  4. 参考资料网站 https://www.gysensor.cn/air-gy39/
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技术参数(传感器精度请参考芯片手册)

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模块引脚声明

Pin1 VCC 电源+ (3v-5v)
Pin2 CT 串口UART_TX / IIC_SCL
Pin3 DR 串口UART_RX / IIC_SDA
Pin4 GND 电源地
Pin5 NC 保留,不要连接
Pin6 INT max44009光强芯片中断 S1=0(接GND时启用)
Pin7 SDA 芯片数据线S1=0(接GND时启用)
Pin8 SCL 芯片时钟线S1=0(接GND时启用)
PinA S0 串口/MCU_IIC模式选择,接地为MCU_IIC模式
PinB S1 仅使用传感器芯片选择

模块通信协议描述

  1. 串口通信
    (1) 串口通信参数(默认波特率值 9600bps,可通过软件设定)
    波特率:9600 bps 校验位:N 数据位:8 停止位:1
    波特率:115200 bps 校验位:N 数据位:8 停止位:1
    (2) 模块输出格式,每帧包含 8-13 个字节(十六进制):
    ① .Byte0: 0x5A 帧头标志
    ②. Byte1: 0x5A 帧头标志
    ③. Byte2: 0x15 本帧数据类型(参考含义说明)
    ④. Byte3: 0x04 数据量
    ⑤. Byte4: 0x00~0xFF 数据前高 8 位
    ⑤. Byte5: 0x00~0xFF 数据前低 8 位
    ⑥. Byte6: 0x00~0xFF 数据后高 8 位
    ⑦. Byte7: 0x00~0xFF 数据后低 8 位
    ⑧. Byte8: 0x00~0xFF 校验和(前面数据累加和,仅留低 8 位)

    (3) Byte2 代表的含义说明

    Byte2 0x15 0x45 0x55
    说明 光照强度 温度,湿度,气压,海拔 IIC地址

    (4) 数据计算方法
    ①光照强度计算方法(当 Byte2=0x15 时,数据:Byte4~Byte7) :
    Lux=(前高8位<<24) | (前低8位<<16) | (后高8位<<8) | 后低8位 单位lux
    例:一帧数据

    	<5A- 5A- 15 -04- 00 -00- FE- 40- 0B >
    

    Lux=(0x00<<24)|(0x00<<16)|(0xFE<<8)|0x40
    Lux=Lux/100 =650.88 (lux)
    ②温度、气压、湿度、海拔,计算方法(当 Byte2=0x45 时):
    温度:Byte4~Byte5
    T=(高 8 位<<8)|低 8 位
    T=T/100 单位℃

    气压:Byte6~Byte9
    P=(前高 8 位<<24) | (前低 8 位<<16) | (后高 8 位<<8) | 后低 8 位
    P=P/100 单位 pa

    湿度:Byte10~Byte11
    Hum=(高 8 位<<8)|低 8 位
    Hum=Hum/100 百分制

    海拔:Byte12~Byte13
    H=(高 8 位<<8)|低 8 位 单位 m
    例:一帧数据

     < 5A -5A -45 -0A -0B -2D -00 -97 -C4 -3F -12- 77 -00- 9C- FA >
    

    T=(0x0B<<8)|0x2D=2861
    温度 T=2861/100=28.61 (℃)
    P=(0x00<<24)|(0x97<<16)|(C4<<8)|3F=9946175
    气压 P=9946175/100=99461.75 (pa)
    Hum=(0x12<<8)| 77=4727
    湿度 Hum=4727/100=47.27 (%)
    海拔 H=(0x00<<8)|0x9c=156 (m)

(5) 命令字节,由外部控制器发送至 GY-39 模块(十六进制)
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2. IIC通信
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硬件测试

接线示意图

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代码

#include "main.h"
 void I2C_GPIO_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
		/* 使能与 I2C有关的时钟 */
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );  

	 /* PC3-I2C_SCL、PC5-I2C_SDA*/
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6| GPIO_Pin_7; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; 
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); 
	SCL_H;
	SDA_H;
}
void delay_1us(uint8_t x)//粗略延时,iic_40K
{
	uint8_t i=20;
	x=i*x;
	while(x--);
}
IIC起始函数//
/*
IIC起始:当SCL处于高电平期间,SDA由高电平变成低电平出现一个下降沿,然后SCL拉低
*/
uint8_t I2C_Start(void)
{
		SDA_H; 
		delay_1us(5);	//延时保证时钟频率低于40K,以便从机识别
		SCL_H;
		delay_1us(5);//延时保证时钟频率低于40K,以便从机识别
		if(!SDA_read) return 0;//SDA线为低电平则总线忙,退出
		SDA_L;   //SCL处于高电平的时候,SDA拉低
		delay_1us(5);
	  if(SDA_read) return 0;//SDA线为高电平则总线出错,退出
		SCL_L;
	  delay_1us(5);
	  return 1;
}
//**************************************
//IIC停止信号
/*
IIC停止:当SCL处于高电平期间,SDA由低电平变成高电平出现一个上升沿
*/
//**************************************
void I2C_Stop(void)
{
    SDA_L;
		SCL_L;
		delay_1us(5);
		SCL_H;
		delay_1us(5);
		SDA_H;//当SCL处于高电平期间,SDA由低电平变成高电平             //延时
}
//**************************************
//IIC发送应答信号
//入口参数:ack (0:ACK 1:NAK)
/*
应答:当从机接收到数据后,向主机发送一个低电平信号
先准备好SDA电平状态,在SCL高电平时,主机采样SDA
*/
//**************************************
void I2C_SendACK(uint8_t i)
{
    if(1==i)
			SDA_H;	             //准备好SDA电平状态,不应答
    else 
			SDA_L;  						//准备好SDA电平状态,应答 	
	  SCL_H;                    //拉高时钟线
    delay_1us(5);                 //延时
    SCL_L ;                  //拉低时钟线
    delay_1us(5);    
} 
///等待从机应答
/*
当本机(主机)发送了一个数据后,等待从机应答
先释放SDA,让从机使用,然后采集SDA状态
*/
/
uint8_t I2C_WaitAck(void) 	 //返回为:=1有ACK,=0无ACK
{
	uint16_t i=0;
	SDA_H;	        //释放SDA
	SCL_H;         //SCL拉高进行采样
	while(SDA_read)//等待SDA拉低
	{
		i++;      //等待计数
		if(i==500)//超时跳出循环
		break;
	}
	if(SDA_read)//再次判断SDA是否拉低
	{
		SCL_L; 
		return RESET;//从机应答失败,返回0
	}
  delay_1us(5);//延时保证时钟频率低于40K,
	SCL_L;
	delay_1us(5); //延时保证时钟频率低于40K,
	return SET;//从机应答成功,返回1
}
//**************************************
//向IIC总线发送一个字节数据
/*
一个字节8bit,当SCL低电平时,准备好SDA,SCL高电平时,从机采样SDA
*/
//**************************************
void I2C_SendByte(uint8_t dat)
{
  uint8_t i;
	SCL_L;//SCL拉低,给SDA准备
  for (i=0; i<8; i++)         //8位计数器
  {
		if(dat&0x80)//SDA准备
		SDA_H;  
		else 
		SDA_L;
    SCL_H;                //拉高时钟,给从机采样
    delay_1us(5);        //延时保持IIC时钟频率,也是给从机采样有充足时间
    SCL_L;                //拉低时钟,给SDA准备
    delay_1us(5); 		  //延时保持IIC时钟频率
		dat <<= 1;          //移出数据的最高位  
  }					 
}
//**************************************
//从IIC总线接收一个字节数据
//**************************************
uint8_t I2C_RecvByte()
{
    uint8_t i;
    uint8_t dat = 0;
    SDA_H;//释放SDA,给从机使用
    delay_1us(1);         //延时给从机准备SDA时间            
    for (i=0; i<8; i++)         //8位计数器
    { 
		  dat <<= 1;
			
      SCL_H;                //拉高时钟线,采样从机SDA
     
		  if(SDA_read) //读数据    
		   dat |=0x01;      
       delay_1us(5);     //延时保持IIC时钟频率		
       SCL_L;           //拉低时钟线,处理接收到的数据
       delay_1us(5);   //延时给从机准备SDA时间
    } 
    return dat;
}
//**************************************
//向IIC设备写入一个字节数据
//**************************************
uint8_t Single_WriteI2C_byte(uint8_t Slave_Address,uint8_t REG_Address,uint8_t data)
{
	  if(I2C_Start()==0)  //起始信号
		{I2C_Stop(); return RESET;}           

    I2C_SendByte(Slave_Address);   //发送设备地址+写信号
 	  if(!I2C_WaitAck()){I2C_Stop(); return RESET;}
   
		I2C_SendByte(REG_Address);    //内部寄存器地址,
 	  if(!I2C_WaitAck()){I2C_Stop(); return RESET;}
   
		I2C_SendByte(data);       //内部寄存器数据,
	  if(!I2C_WaitAck()){I2C_Stop(); return RESET;}
		
		I2C_Stop();   //发送停止信号
		
		return SET;
}
//**************************************
//从IIC设备读取一个字节数据
//**************************************
uint8_t Single_ReadI2C(uint8_t Slave_Address,uint8_t REG_Address,uint8_t *REG_data,uint8_t length)
{
 if(I2C_Start()==0)  //起始信号
		{I2C_Stop(); return RESET;}          
	 
	I2C_SendByte(Slave_Address);    //发送设备地址+写信号
 	if(!I2C_WaitAck()){I2C_Stop(); return RESET;} 
	
	I2C_SendByte(REG_Address);     //发送存储单元地址
 	if(!I2C_WaitAck()){I2C_Stop(); return RESET;} 
	
	if(I2C_Start()==0)  //起始信号
			{I2C_Stop(); return RESET;}            

	I2C_SendByte(Slave_Address+1);  //发送设备地址+读信号
 	if(!I2C_WaitAck()){I2C_Stop(); return RESET;}
	
	while(length-1)
	{
		*REG_data++=I2C_RecvByte();       //读出寄存器数据
		I2C_SendACK(0);               //应答
		length--;
	}
	*REG_data=I2C_RecvByte();  
	I2C_SendACK(1);     //发送停止传输信号
	I2C_Stop();                    //停止信号
	return SET;
}

#ifndef _GY39_H
#define _GY39_H	 
#include "main.h"

#define SCL_H         GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_6
#define SCL_L         GPIOB->BRR  = GPIO_Pin_6
   
#define SDA_H         GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_7
#define SDA_L         GPIOB->BRR  = GPIO_Pin_7

#define SCL_read      GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_6)
#define SDA_read      GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_7)

void I2C_GPIO_Config(void);
void I2C_Stop(void);
uint8_t Single_WriteI2C_byte(uint8_t Slave_Address,uint8_t REG_Address,uint8_t data);
uint8_t Single_ReadI2C(uint8_t Slave_Address,uint8_t REG_Address,uint8_t *REG_data,uint8_t length);

#endif

/**
  ************************************* Copyright ****************************** 
  *    
  * FileName   : main.c   
  * Version    : v5.0		
  * Author     : dele			
  * Date       : 2023-07-19   
******************************************************************************
 */
/*
STLink 连接 SWDIO PA13 SWCLK PA14 不要使用这两个端口
*/
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
//  包含头文件    |   0   |   1   |   2   |   3   |   4   |   5   |   6   |   7   |   8   |   9   
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
#include "main.h"

//--------------------------------------------------------------------------------------------------
//  定义引用变量    |   0   |   1   |   2   |   3   |   4   |   5   |   6   |   7   |   8   |   9   
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
float gy_temp,gy_hum;
float aht_temp,aht_hum;//温湿度  


//==================================================================================================
//  实现功能: 硬件初始化配置
//  函数说明: Hareware_Iint
//  函数备注: 
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
//  |   -   |   -   |   0   |   1   |   2   |   3   |   4   |   5   |   6   |   7   |   8   |   9   
void Hareware_Iint(void)
{
    delay_init();//延时函数初始化	  
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    //设置中断优先级分组为组2:2位抢占优先级,2位响应优先级
	USART1_Config(115200);//串口初始化波特率为115200 
    USART2_Config(115200);//ESP8266 通讯串口2  波特率为115200 
    printf("串口1配置			[OK] \r\n");
    printf("串口2配置			[OK] \r\n");
 	LED_Init();//LED端口初始化
    printf("LED_Init			[OK] \r\n");
    Beep_Init();//蜂鸣器初始化
    printf("Beep_Init			[OK] \r\n");
    KEY_Init();	//按键初始化
    printf("KEY_Init			[OK] \r\n");
	LCD_Init();  //液晶屏初始化
    printf("LCD_Init			[OK] \r\n");
    I2C_GPIO_Config();
    AHT_I2C_UserConfig();
    printf("AHT_I2C_UserConfig			[OK] \r\n");
    //TIM1_Int_Init(1999,35999);//定时1s
    //printf("TIM1_Int_Init			[OK] \r\n");
    W25QXX_Init();//W25QXX初始化
    printf("W25QXX初始化			[OK] \r\n");
    POINT_COLOR=RED; 
    GBK_Lib_Init();   
    printf("硬件GBK字库初始化			[OK] \r\n");    
    //硬件GBK字库初始化--(如果使用不带字库的液晶屏版本,此处可以屏蔽,不做字库初始化) 	
 	tp_dev.init();//触摸屏初始化
    printf("触摸屏初始化			[OK] \r\n");
    
}
//==================================================================================================
//  实现功能: 传感器数据采集
//  函数说明: SensorGet_Data
//  函数备注: 
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
//  |   -   |   -   |   0   |   1   |   2   |   3   |   4   |   5   |   6   |   7   |   8   |   9   
//================================================================================================== 
typedef struct
{
    uint32_t Press;
    uint16_t Temperature;
    uint16_t Humidity;
    uint16_t Altitude;
} gy_module;

gy_module Bme={0,0,0,0};
//==================================================================================================
//  实现功能: 主函数
//  函数说明: main
//  函数备注: 
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
//  |   -   |   -   |   0   |   1   |   2   |   3   |   4   |   5   |   6   |   7   |   8   |   9   
//================================================================================================== 
int main(void)
{	   
	Hareware_Iint();
    printf("Hareware_Iint  [OK] \r\n");
    uint8_t  raw_data[13]={0};
	uint16_t data_16[2]={0};
	uint32_t Lux;

    while(1)
    {
        if(Single_ReadI2C(0xb6,0x04,raw_data,10))
		{
			Bme.Temperature=(raw_data[0]<<8)|raw_data[1];
			data_16[0]=(((uint16_t)raw_data[2])<<8)|raw_data[3];
			data_16[1]=(((uint16_t)raw_data[4])<<8)|raw_data[5];
			Bme.Press=(((uint32_t)data_16[0])<<16)|data_16[1];
			Bme.Humidity=(raw_data[6]<<8)|raw_data[7];
			Bme.Altitude=(raw_data[8]<<8)|raw_data[9];
		}
		if(Single_ReadI2C(0xb6,0x00,raw_data,4))
			data_16[0]=(((uint16_t)raw_data[0])<<8)|raw_data[1];
			data_16[1]=(((uint16_t)raw_data[2])<<8)|raw_data[3];
			Lux=(((uint32_t)data_16[0])<<16)|data_16[1];
			
            gy_temp = Bme.Temperature/100;
            gy_hum  = Bme.Humidity/100;
            
            printf("Temperature:%.2fDegC \r\n  ",(float)Bme.Temperature/100);
            printf("Prees:%.2fPa  \r\n",(float)Bme.Press/100);
            printf("Humidity: %.2f     \r\n ",(float)Bme.Humidity/100);
            printf("Altitude: %.2f m   \r\n ",(float)Bme.Altitude);
			printf("LightLux: %.2f lux \r\n ",(float)Lux/100);  
			delay_ms(200);
        
    }


}

测试效果

代码参考链接
STM32案例学习 GY-39环境监测传感器模块,学习笔记总结,STM32基础,stm32,单片机,嵌入式硬件文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-658590.html

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    🔥 这两年开始毕业设计和毕业答辩的要求和难度不断提升,传统的毕设题目缺少创新和亮点,往往达不到毕业答辩的要求,这两年不断有学弟学妹告诉学长自己做的项目系统达不到老师的要求。 为了大家能够顺利以及最少的精力通过毕设,学长分享优质毕业设计项目,今天

    2024年02月10日
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  • 毕业设计 基于STM32的环境质量监测系统(源码+原理图+论文)

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    2024年02月02日
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  • 物联网毕业设计 基于STM32的环境质量监测系统(源码+原理图+论文)

    🔥 这两年开始毕业设计和毕业答辩的要求和难度不断提升,传统的毕设题目缺少创新和亮点,往往达不到毕业答辩的要求,这两年不断有学弟学妹告诉学长自己做的项目系统达不到老师的要求。 为了大家能够顺利以及最少的精力通过毕设,学长分享优质毕业设计项目,今天

    2024年02月07日
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  • 【雕爷学编程】Arduino智能家居之通过光敏传感器监测睡眠环境亮度

    Arduino是一个开放源码的电子原型平台,它可以让你用简单的硬件和软件来创建各种互动的项目。Arduino的核心是一个微控制器板,它可以通过一系列的引脚来连接各种传感器、执行器、显示器等外部设备。Arduino的编程是基于C/C++语言的,你可以使用Arduino IDE(集成开发环境)来

    2024年02月03日
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  • 单片机设计_室内环境智能监测系统(STM32 OLED ESP8266 DHT11 MQ-2 加湿器)

    想要更多项目私wo!!! 室内环境智能监测系统 主要功能:         1.检测空气温湿度         2.检测光照强度         3.检测烟雾浓度         4.数据显示在手机端和设备OLED屏幕上         5.当空气温度高于设定的阈值时,风扇开启         6.当空气湿度低于

    2024年02月09日
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