构建基于STM32的环境监测系统，使用裸机驱动器读取温度和湿度，并显示实时数据

我们的项目是一个实时温湿度监测系统，使用STM32微控制器，AHT21温湿度传感器和带有8080并行接口的ST7789液晶显示器构建。

系统通过AHT21传感器连续测量周围环境的温度和湿度。STM32不使用内置库，而是通过定制软件I²C(位敲击)驱动程序与传感器通信，从而完全控制时序和数据传输。

当测量被触发时，STM32向AHT21传感器发送所需的命令，并等待传感器完成其内部转换。在接收到原始数据字节后，微控制器处理并将其转换为可读的温度(°C)和湿度(%)值。

计算值然后实时显示在LCD屏幕上。显示器使用8位8080并行接口，由定制的STM32 LCD驱动程序驱动，该驱动程序以两个8位传输方式发送16位RGB颜色数据。这允许快速和平滑的屏幕更新，而不依赖于外部图形库。

系统每秒刷新传感器读数，提供稳定、准确的环境数据。实现了一个轻量级的自定义GUI和位图字体渲染器，以清晰有效地显示值。

步骤1 -引脚映射和硬件配置

在编写任何代码之前，第一步是仔细分析RT-Spark (STM32F407)引脚，并了解外部组件如何连接到微控制器。

上图显示了在STM32CubeMX中配置的STM32引脚分配，突出显示了用于AHT21传感器和ST7789 LCD显示器的引脚。

•AHT21传感器连接(软件I²C)

•PE0→AHT21_SDA(数据线)

•PE1→AHT21_SCL(时钟线)

这些引脚配置为开漏GPIO输出，以实现基于软件的I²C(位敲打)接口。这允许完全控制I²C时序，而不是使用硬件I²C外设，这对于学习和调试低级通信非常有用。

•LCD接口(FSMC - 8080并行总线)

•ST7789 LCD采用8080式并行接口，通过STM32的FSMC(柔性静态存储器控制器)连接。

•FSMC数据总线(LCD - 8位模式)

LCD显示器以8位并行方式使用FSMC(柔性静态存储器控制器)连接。

•Pd14→fsmc_d0

•Pd15→fsmc_d1

•PD13→FSMC_A18用作LCD的控制/地址线(通常映射为RS / DC)

步骤2 -驱动程序实现

编写自定义驱动程序来控制传感器和显示器，而不使用外部库。

•液晶驱动程序

•支持8位FSMC传输

•将16位RGB565颜色数据拆分为两个8位写入

•包括自定义绘图、文本和位图字体函数

LCD驱动支持8位FSMC传输拆分16位RGB565颜色数据为两个8位写入包括自定义绘图，文本，和位图字体功能

•AHT21司机

•实现软件I²C协议(Start, Stop， ACK, Send/Read)

•发送测量命令并读取原始传感器数据

•将原始值转换为温度(°C)和湿度(%)

AHT21 driver实现软件I²C协议(Start, Stop， ACK, Send/Read)发送测量命令，读取原始传感器数据，将原始值转换为温度(°C)和湿度(%)

步骤3 -系统集成和测试

所有驱动程序都集成在main.c中，以创建一个完整的工作系统。

•每秒读取传感器数据

•移动平均滤波器平滑温度和湿度值

•处理值实时显示在LCD上

•心跳像素确认系统正在运行

•如果通信失败，错误处理将复位传感器

步骤4 -实时数据处理和显示

上图显示了系统的运行情况，在ST7789液晶显示器上显示实时温度和湿度读数。STM32每秒持续与AHT21传感器通信，应用移动平均滤波器平滑数据，并实时更新屏幕。

•温度以红色显示，单位为℃。

•湿度以蓝色显示，单位为%。

角落里闪烁的小像素充当心跳指示灯，确认主程序循环正常运行。

如果传感器读取失败，则短暂显示错误消息(“read Err”)，STM32自动重新初始化传感器以保持连续运行。

这一步演示了硬件、驱动程序、过滤和显示的集成，展示了系统如何提供稳定、可读和实时的环境数据。

本文编译自hackster.io