NanoC (三) AHT20温湿度传感器

Philsjy

AHT20 温湿度传感器驱动

一、AHT20 介绍

AHT20作为新一代温湿度传感器，在尺寸和智能方面树立了新标准。它嵌入在适合回流焊接的双排扁平无铅封装中，底部为 3 x 3 mm，高度为 1.0 mm。该传感器以标准 I2C 格式输出校准的数字信号。

AHT20 配备了全新设计的 ASIC 芯片、改进的 MEMS 半导体电容式湿度传感元件和标准的片上温度传感元件。

二、AHT20温湿度采集原理

（一）传感器特性：

电源电压 DC: 2.0 – 5.5V
测量范围（湿度）: 0 ~ 100% RH
测量范围（温度）: -40～+85℃
湿度精度: ± 2 % RH (25 ℃)
温度精度: ±0.3℃

（二）传感器读取流程

1. 上电后要等待40ms，读取温湿度值之前，首先要看状态字的校准使能位Bit[3]是否为1（通过发送0x71可以获取一个字节的状态字），如果不为1，要发送0xBE命令（初始化），此命令参数有两个字节，第一个字节为0x08，第二个字节为0x00，然后等待10ms；

2. 直接发送0xAC命令（触发测量），此命令参数有两个字节，第一个字节为0x33，第二个字节为0x00；

3. 等待80ms待测量完成，如果读取状态字Bit[7]为0，表示测量完成，然后可以连续读取六个字节；否则继续等待；

4. 接收完六个字节后，下一个字节是CRC校验数据，用户可以根据需要读出，如果接收端需要CRC校验，则在接收完第六个字节后发ACK应答，否则发NACK结束，CRC初始值为0XFF，CRC8校验多项式为：`CRC[7:0]=1 + x^4 + x^5 + x^8`；

5. 计算温湿度值。

补充：传感器在采集时需要时间,主机发出测量指令（0xAC）后,延时80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。若状态比特位[Bit7]为0代表数据可正常读取,为1时传感器为忙状态,主机需要等待数据处理完成。

（三）信号转换（解析函数）

1、相对湿度转换

相对湿度 RH 都可以根据 SDA 输出的相对湿度信号 SRH 通过如下公式计算获得（结果以 %RH 表示）：

  // 解析湿度数据（20 位）  
  uint32_t rawHumidity = ((uint32_t)(data[1] & 0x0F) << 16) | ((uint32_t)data[2] << 8) | data[3];  
  *humidity = (rawHumidity * 100.0) / 1048576.0;

2、温度转换

温度 T 都可以通过将温度输出信号 ST 代入到下面的公式计算得到（结果以温度 ℃ 表示）：

  // 解析温度数据（20 位）  
  uint32_t rawTemperature = (((uint32_t)(data[1] & 0xF0) >> 4) << 16) | ((uint32_t)data[4] << 8) | data[5];  
  *temperature = (rawTemperature * 200.0) / 1048576.0 - 50.0;

三、代码实现

（一）库的安装

点击左上角工具 -> 管理库
输入aht，安装AHT20库文件

（二）示例代码

/**************************************************************************  
   测试AHT20库的getTemperature和getHumidity函数  
 **************************************************************************/  
#include <Wire.h>      // 引入Wire库，用于I2C通信  
#include <AHT20.h>    // 引入AHT20库，用于操作AHT20温湿度传感器  

AHT20 aht20;          // 创建AHT20类的实例  

void setup()  
{  
  Serial.begin(115200); // 初始化串口通信，波特率为115200  
  Serial.println("AHT20 example"); // 输出示例信息到串口监视器  

  Wire.begin(); // 初始化I2C通信  
  // 尝试初始化AHT20传感器  
  if (aht20.begin() == false) // 如果传感器未被检测到  
  {  
    Serial.println("AHT20 not detected. Please check wiring. Freezing."); // 输出错误信息  
    while(true); // 进入无限循环，停止程序  
  }  
}  

void loop()  
{  
  // 获取温度和湿度值  
  float temperature = aht20.getTemperature(); // 调用getTemperature函数获取温度  
  float humidity = aht20.getHumidity();       // 调用getHumidity函数获取湿度  

  // 输出温度和湿度到串口监视器  
  Serial.print("T: "); // 输出温度标签  
  Serial.print(temperature, 2); // 输出温度值，保留两位小数  
  Serial.print(" C\t H: "); // 输出湿度标签  
  Serial.print(humidity, 2); // 输出湿度值，保留两位小数  
  Serial.println("% RH"); // 输出湿度单位  

  delay(2000); // 延迟2000毫秒（2秒），以便下次读取  
}

虽然代码中没有直接涉及计算公式，但在实际使用AHT20传感器时，获取的温度和湿度值通常是通过传感器内部的计算公式得出的。这些公式通常在传感器的文档中提供，您可以根据传感器的输出信号进行相应的计算。

（三）编译上传

代码编译成功并上传后，在工具中查找，或直接点击页面右上方小图标，打开内置的串口监视器；
设置底部串口监视器波特率为115200，可以看到当前AHT20采集的温湿度数据。