SHT30温湿度传感器全解析——概况，性能，MCU连接，样例代码

常见温湿度传感器测量范围：(价格仅供参考，具体性能要看折线图)

型号	DHT11	DHT20	AHT10	AHT20	AHT30	SHT20
价格	￥ 2.49	￥3.04	￥ 1.9	￥1.4	￥ 1.3	￥5.5
温度测量范围	20—90%RH	0—100%RH	0—100%RH	0—100%RH	0—100%RH	0—100%RH
湿度测量精度	±5%RH	±3%RH	±2%RH	±2%RH	±2%RH	±2%RH
温度测量范围	0—50℃	-40—80℃	-40—85℃	-40—85℃	-40—85℃	-40—125℃
温度测量精度	±2℃	±0.5℃	±0.3℃	±0.3℃	±0.3℃	±0.3℃
工作电压	DC5V/3.3V	DC5V/3.3V	DC3.3V	DC5V/3.3V	DC5V/3.3V	DC5V/3.3V

型号	SHT30	SHT31	SHT35	SHT40	SHT41	SHT45
价格	￥ 3.9	￥ 6.9	￥ 18.5	￥ 3.25	￥6.6	￥ 19
温度测量范围	0—100%RH	0—100%RH	0—100%RH	0—100%RH	0—100%RH	0—100%RH
湿度测量精度	±2%RH	±2%RH	±1.5%RH	±1.8%RH	±1.8%RH	±1.5%RH
温度测量范围	-40—125℃	-40—125℃	-40—125℃	-40—125℃	-40—125℃	-40—125℃
温度测量精度	±0.2℃	±0.2℃	±0.1℃	±0.2℃	±0.2℃	±0.1℃
工作电压	DC5V/3.3V	DC5V/3.3V	DC5V/3.3V	DC3.3V	DC3.3V	DC3.3V

SHT30概述

数据：
SHT30是一款完全校准的线性化的温湿度数字传感器，增强了数字信号。I2C通讯频率达1MHz。具有高可靠性及高稳定性。

供电：
供电电压2.15V-5.5V；数据接口电压可5V或3.3V(不同供电系统可对接，但尽量避免)。

功能：
单次读取或周期性读取温度和湿度传感器数值，通过公式转换为摄氏度和相对湿度值。

连接：
使用I2C进行连接，也可使用普通GPIO引脚模拟I2C进行通讯，但通讯速率较低。

SHT30引脚说明

引脚	名称	功能
1	SDA	数据信号
2	ADDR	连接到高电平或低电平，不可以悬空
3	ALERT	报警引脚，不用必须悬空
4	SCL	时钟信号
5	VDD	电源正极
6	nRESET	低电平复位；如果不使用，建议悬空；也可以使用大于2Ω电阻连接到VDD
7	R	无功能，请连到电源地
8	VSS	电源地
9	pad	中间引脚与电源地相通，散热引脚

SHT30电气特性

温度误差：

湿度误差：

SHT30 MCU连接

Rp是I2C上拉电阻，I2C总线上只连接一个设备时，推荐阻值为10K，其他视情况而定，该数值不能太小也不能太大。

SDA，SCL接上拉电阻后再接MCU，用于数据读取。

nRESET不用时悬空。
ALERT不用时悬空。

SHT30通信协议

SHT30的通讯协议是基于I2C的，这里主要理解I2C通讯协议。

SHT30写命令顺序：

1、设置I2C Start。此时I2C状态为0x08：已发送起始条件
2、发送SHT30的I2C写地址。（注意，上图中ADDR接地，则设备地址为0x44；若ADDR接高电平，则设备地址为0x45。同时该地址为7位，再加读写标志位1位才凑够8byte，写时读写标志位为零，则该byte为0x44<<1。）
3、等待收到SHT30的确认ACK。 此时I2C状态为0x18：已发送设备地址和写命令，已接收到ACK
4、发送控制命令高字节。
5、等待收到SHT30的确认ACK。 此时I2C状态为0x28：已发送1byte数据，已接收到ACK
6、发送控制命令低字节。
7、等待收到SHT30的确认ACK。 此时I2C状态为0x28：已发送1byte数据，已接收到ACK
8、如无后续数据，设置I2C Stop。（SHT30写命令只有这一种）

如周期性数据测量模式命令（Command 0x2220）

SHT30读命令顺序：（先和写命令一样，写入一个命令数据，再读取温湿度数据）

1、设置I2C Start。此时I2C状态为0x08：已发送起始条件
2、发送SHT30的I2C写地址。（注意，上图中ADDR接地，则设备地址为0x44；若ADDR接高电平，则设备地址为0x45。同时该地址为7位，再加读写标志位1位才凑够8byte，写时读写标志位为零，则该byte为0x44<<1。）
3、等待收到SHT30的确认ACK。 此时I2C状态为0x18：已发送设备地址和写命令，已接收到ACK
4、发送控制命令高字节。
5、等待收到SHT30的确认ACK。 此时I2C状态为0x28：已发送1byte数据，已接收到ACK
6、发送控制命令低字节。
7、等待收到SHT30的确认ACK。 此时I2C状态为0x28：已发送1byte数据，已接收到ACK

8、如使用周期性测量命令设定过SHT30，则无需等待，重新设置I2C Start。 此时I2C状态为0x08：已发送起始条件
9、发送SHT30的I2C读地址。（注意，上图中ADDR接地，则设备地址为0x44；若ADDR接高电平，则设备地址为0x45。同时该地址为7位，再加读写标志位1位才凑够8byte，读时读写标志位为1，则该byte为0x44<<1|0x01。）
10、等待收到SHT30的确认ACK。 此时I2C状态为0x40：已发送设备地址和读命令，已接收到ACK
11、设置使能主机应答功能，即主机进行接收数据后发送ACK确认。
12、接收温度高字节。 此时I2C状态为0x50：已接收数据字节，并已返回ACK信号
13、接收温度低字节。 此时I2C状态为0x50：已接收数据字节，并已返回ACK信号
14、接收温度CRC字节。 此时I2C状态为0x50：已接收数据字节，并已返回ACK信号
15、接收湿度高字节。 此时I2C状态为0x50：已接收数据字节，并已返回ACK信号
16、接收湿度低字节。 此时I2C状态为0x50：已接收数据字节，并已返回ACK信号
17、设置关闭主机应答功能，最后一个数据不需要ACK。
17、接收湿度CRC字节。 此时I2C状态为0x58：已接收到最后一个数据，NACK已返回
18、设置I2C Stop.

如读取周期性数据测量数据命令（Command 0xE000）

SHT30命令说明

单次测量命令：（单次读取使用，通讯中需要等待测量结果）

周期测量命令：(mps，每秒多少次。设置使用，用于设置周期测量模式)

读取周期测量结果命令：（读取使用，读取上一次周期测量的测量结果。）


加速相应时间命令：（周期测量命令一样的功能，不过更快，周期更短）

停止周期测量命令：（设置使用，用于停止周期测量)）

软件重置命令：（使用命令进行重置，此外使用I2C协议的一般重置功能也能进行重置。经实验下图最后一个ACK收不到，可能是因为收到重置命令后立即重置所以就没有发送ACK。）

加热器控制命令：（可加热几摄氏度，用于检测设备好坏。）

读取状态寄存器：（可获取各种设备状态）

设备状态说明：

清除状态寄存器：

SHT30校验和计算

校验使用CRC-8：

代码说明：

uint8_t CheckCrc8(uint8_t* const message, uint8_t initial_value)
{uint8_t  remainder;        //余数uint8_t  i = 0, j = 0;  //循环变量/* 初始化 */remainder = initial_value;for(j = 0; j < 2;j++){remainder ^= message[j];/* 从最高位开始依次计算  */for (i = 0; i < 8; i++){if (remainder & 0x80){remainder = (remainder << 1)^CRC8_POLYNOMIAL;}else{remainder = (remainder << 1);}}}/* 返回计算的CRC码 */return remainder;
}

计算温度：（S_T 传感器温度返回值）

计算湿度：（S_RH 传感器湿度返回值）

代码说明：

    /* 转换温度数据 */recv_temperature = ((uint16_t)dat[0]<<8)|dat[1];*temperature = -45 + 175*((float)recv_temperature / 65535);/* 转换湿度数据 */recv_humidity = ((uint16_t)dat[3]<<8)|dat[4];*humidity = 100 * ((float)recv_humidity / 65535);

SHT30 样例代码(基于HC32L130）

（样例代码使用周期性测量模式。先设置周期性测量模式，再通过读取周期性测量结果获得温湿度数据。）
sht3x.h文件

#ifndef __SHT3X_H__
#define __SHT3X_H__#include "gpio.h"/*
//ADDR Pin Conect to VSS 
#define    SHT30_ADDR_WRITE    0x44<<1         //10001000
#define    SHT30_ADDR_READ     (0x44<<1)+1     //10001011
*///SHT30 I2C地址
#define I2C_DEVADDR 0x44
//CRC-8多项式
#define CRC8_POLYNOMIAL 0x31typedef enum
{/* 软件复位命令 */SOFT_RESET_CMD = 0x30A2,  /*单次测量模式命名格式：Repeatability_CS_CMDCS：Clock stretching*/HIGH_ENABLED_CMD    = 0x2C06,MEDIUM_ENABLED_CMD  = 0x2C0D,LOW_ENABLED_CMD     = 0x2C10,HIGH_DISABLED_CMD   = 0x2400,MEDIUM_DISABLED_CMD = 0x240B,LOW_DISABLED_CMD    = 0x2416,/*周期测量模式命名格式：Repeatability_MPS_CMDMPS：measurement per second*/HIGH_0_5_CMD   = 0x2032,MEDIUM_0_5_CMD = 0x2024,LOW_0_5_CMD    = 0x202F,HIGH_1_CMD     = 0x2130,MEDIUM_1_CMD   = 0x2126,LOW_1_CMD      = 0x212D,HIGH_2_CMD     = 0x2236,MEDIUM_2_CMD   = 0x2220,LOW_2_CMD      = 0x222B,HIGH_4_CMD     = 0x2334,MEDIUM_4_CMD   = 0x2322,LOW_4_CMD      = 0x2329,HIGH_10_CMD    = 0x2737,MEDIUM_10_CMD  = 0x2721,LOW_10_CMD     = 0x272A,/* 周期测量模式读取数据命令 */READOUT_FOR_PERIODIC_MODE = 0xE000,
} SHT30_CMD;void I2C_Port_Init(void);
void I2C_Cfg_Init(void);
void SHT30_reset(void);
uint8_t SHT30_Init(void);
uint8_t SHT30_Send_Cmd(SHT30_CMD cmd);
uint8_t SHT30_Read_Dat(uint8_t* dat);
uint8_t SHT30_Dat_To_Float(uint8_t* const dat, float* temperature, float* humidity);#endif /* __SHT3X_H__ */

sht3x.c文件

#include "sht3x.h"
#include "gpio.h"
#include "i2c.h"// I2C端口配置
void I2C_Port_Init(void)
{stc_gpio_cfg_t stcGpioCfg;DDL_ZERO_STRUCT(stcGpioCfg);Sysctrl_SetPeripheralGate(SysctrlPeripheralGpio,TRUE);   //开启GPIO时钟门控 stcGpioCfg.enDir = GpioDirOut;                           ///< 端口方向配置->输出    stcGpioCfg.enOD = GpioOdEnable;                          ///< 开漏输出stcGpioCfg.enPu = GpioPuEnable;                          ///< 端口上拉配置->使能stcGpioCfg.enPd = GpioPdDisable;                         ///< 端口下拉配置->禁止stcGpioCfg.bOutputVal = TRUE;Gpio_Init(GpioPortB,GpioPin13,&stcGpioCfg);               ///< 端口初始化Gpio_Init(GpioPortB,GpioPin14,&stcGpioCfg);Gpio_SetAfMode(GpioPortB,GpioPin13,GpioAf2);              ///< 配置PB13为SCLGpio_SetAfMode(GpioPortB,GpioPin14,GpioAf2);              ///< 配置PB14为SDA
}// I2C 模块配置
void I2C_Cfg_Init(void)
{stc_i2c_cfg_t stcI2cCfg;DDL_ZERO_STRUCT(stcI2cCfg);                            ///< 初始化结构体变量的值为0Sysctrl_SetPeripheralGate(SysctrlPeripheralI2c1,TRUE); ///< 开启I2C0时钟门控stcI2cCfg.u32Pclk = Sysctrl_GetPClkFreq();             ///< 获取PCLK时钟stcI2cCfg.u32Baud = 100000;                            ///< 100kHz，SHT30最大支持1MHz,但要I2C fast mode,且硬件设计过关stcI2cCfg.enMode = I2cMasterMode;                      ///< 主机模式stcI2cCfg.u8SlaveAddr = 0x55;                          ///< 从地址，主模式无效stcI2cCfg.bGc = FALSE;                                 ///< 广播地址应答使能关闭I2C_Init(M0P_I2C1,&stcI2cCfg);                         ///< 模块初始化
}// CRC-8校验
uint8_t CheckCrc8(uint8_t* const message, uint8_t initial_value)
{uint8_t  remainder;        //余数uint8_t  i = 0, j = 0;  //循环变量/* 初始化 */remainder = initial_value;for(j = 0; j < 2;j++){remainder ^= message[j];/* 从最高位开始依次计算  */for (i = 0; i < 8; i++){if (remainder & 0x80){remainder = (remainder << 1)^CRC8_POLYNOMIAL;}else{remainder = (remainder << 1);}}}/* 返回计算的CRC码 */return remainder;
}// SHT30写命令函数，只进行写命令操作
en_result_t I2C_SHT30WriteCmd(M0P_I2C_TypeDef* I2CX,uint8_t *pu8Data)
{en_result_t enRet = Error;uint8_t sendCount=0,u8State;I2C_SetFunc(I2CX,I2cStart_En);										 ///发送起始条件while(1){while(0 == I2C_GetIrq(I2CX)){;}u8State = I2C_GetState(I2CX);switch(u8State){case 0x08:                                 ///已发送起始条件I2C_ClearFunc(I2CX, I2cStart_En);I2C_WriteByte(I2CX,(I2C_DEVADDR<<1));  ///发送设备地址+W写标志0break;case 0x18:                                 ///已发送SLW+W，已接收ACKcase 0x28:                                 ///已发送I2Cx_DATA中的数据，已接收ACKif(sendCount<2){I2C_WriteByte(I2CX,pu8Data[sendCount++]);		 ///发送数据}else{//发送两字节命令后收到ACK,退出sendCount++;}break;case 0x20:                                 ///已发送SLW+W，已接收非ACKcase 0x38:                                 ///上一次在SLA+写数据时丢失仲裁I2C_SetFunc(I2CX,I2cStart_En);         ///当I2C总线空闲时发送起始条件break;case 0x30:                                 ///已发送I2Cx_DATA中的数据，已接收非ACK，将传输一个STOP条件I2C_SetFunc(I2CX,I2cStop_En);          ///发送停止条件break;default:break;}            if(sendCount>2){I2C_SetFunc(I2CX,I2cStop_En);              ///此顺序不能调换，出停止条件I2C_ClearIrq(I2CX);break;}I2C_ClearIrq(I2CX);                            ///清除中断状态标志位}enRet = Ok;return enRet;
}// 主机读取数据函数，只进行读数据操作
en_result_t I2C_MasterReadData(M0P_I2C_TypeDef* I2CX,uint16_t u8Cmd,uint8_t *pu8Data,uint32_t u32Len)
{en_result_t enRet = Error;uint8_t u8State=0;uint8_t receiveCount=0;uint8_t sendAddrCount=0;uint8_t sendCmdCount=0;I2C_SetFunc(I2CX,I2cStart_En);while(1){while(0 == I2C_GetIrq(I2CX)){;}u8State = I2C_GetState(I2CX);switch(u8State){case 0x08:                                 ///< 已发送起始条件，将发送SLA+WsendAddrCount++;if(sendAddrCount<=1){I2C_ClearFunc(I2CX,I2cStart_En);I2C_WriteByte(I2CX,I2C_DEVADDR<<1); }if(sendAddrCount>1){I2C_ClearFunc(I2CX,I2cStart_En);I2C_WriteByte(I2CX,I2C_DEVADDR<<1|0x01);///< 发送SLA+R，开始从从机读取数据						}break;case 0x18:                                 ///< 已发送SLA+W,并接收到ACKI2C_WriteByte(I2CX,(uint8_t)(u8Cmd>>8)); ///<命令高8位break;case 0x28:                                 ///< 已发送数据，接收到ACK, 此处是已发送从机内存地址u8Addr并接收到ACKsendCmdCount++;I2C_WriteByte(I2CX,(uint8_t)u8Cmd);    ///<命令低8位if(sendCmdCount>1)I2C_SetFunc(I2CX,I2cStart_En);     ///< 发送重复起始条件break;case 0x10:                                 ///< 已发送重复起始条件I2C_ClearFunc(I2CX,I2cStart_En);I2C_WriteByte(I2CX,I2C_DEVADDR|0x01);	 ///< 发送SLA+R，开始从从机读取数据break;case 0x40:                                 ///< 已发送SLA+R，并接收到ACKif(u32Len>1){I2C_SetFunc(I2CX,I2cAck_En);       ///< 使能主机应答功能}break;case 0x50:                                 ///< 已接收数据字节，并已返回ACK信号pu8Data[receiveCount++] = I2C_ReadByte(I2CX);if(receiveCount==u32Len-1){I2C_ClearFunc(I2CX,I2cAck_En);     ///< 已接收到倒数第二个字节，关闭ACK应答功能}break;case 0x58:                                 ///< 已接收到最后一个数据，NACK已返回pu8Data[receiveCount++] = I2C_ReadByte(I2CX);I2C_SetFunc(I2CX,I2cStop_En);          ///< 发送停止条件break;case 0x38:                                 ///< 在发送地址或数据时，仲裁丢失I2C_SetFunc(I2CX,I2cStart_En);         ///< 当总线空闲时发起起始条件break;case 0x48:                                 ///< 发送SLA+R后，收到一个NACKI2C_SetFunc(I2CX,I2cStop_En);          ///< 发送停止条件I2C_SetFunc(I2CX,I2cStart_En);         ///< 发送起始条件break;default:I2C_SetFunc(I2CX,I2cStart_En);         ///< 其他错误状态，重新发送起始条件break;}I2C_ClearIrq(I2CX);                            ///< 清除中断状态标志位if(receiveCount==u32Len)                                ///< 数据全部读取完成，跳出while循环{break;}}enRet = Ok;return enRet;
}// 向SHT30发送一条指令(16bit)
uint8_t SHT30_Send_Cmd(SHT30_CMD cmd)
{uint8_t cmd_buffer[2];cmd_buffer[0] = cmd >> 8;cmd_buffer[1] = cmd;return I2C_SHT30WriteCmd(M0P_I2C1, cmd_buffer);
}// 复位SHT30
void SHT30_reset(void)
{SHT30_Send_Cmd(SOFT_RESET_CMD);delay1us(20);
}// 初始化SHT30 周期测量模式0x2220
uint8_t SHT30_Init(void)
{return SHT30_Send_Cmd(MEDIUM_2_CMD);
}// 从SHT30读取一次数据
uint8_t SHT30_Read_Dat(uint8_t* dat)
{return I2C_MasterReadData(M0P_I2C1,READOUT_FOR_PERIODIC_MODE, dat, 6);
}// 将SHT30接收的6个字节数据进行CRC校验，并转换为温度值和湿度值
uint8_t SHT30_Dat_To_Float(uint8_t* const dat, float* temperature, float* humidity)
{uint16_t recv_temperature = 0;uint16_t recv_humidity = 0;/* 校验温度数据和湿度数据是否接收正确 */if(CheckCrc8(dat, 0xFF) != dat[2] || CheckCrc8(&dat[3], 0xFF) != dat[5])return 1;/* 转换温度数据 */recv_temperature = ((uint16_t)dat[0]<<8)|dat[1];*temperature = -45 + 175*((float)recv_temperature/65535);/* 转换湿度数据 */recv_humidity = ((uint16_t)dat[3]<<8)|dat[4];*humidity = 100 * ((float)recv_humidity / 65535);return 0;
}

main.c文件

#include "sht3x.h"
#include "gpio.h"
#include "ddl.h"
#include "i2c.h"uint8_t recv_dat[6] = {0};float temperature = 0.0;
float humidity = 0.0;int main(void)
{I2C_Cfg_Init();I2C_Port_Init();///< 向I2C总线发起开始信号I2C_SetFunc(M0P_I2C1,I2cStart_En);  SHT30_Init();while (1){delay1ms(1000);if(SHT30_Read_Dat(recv_dat) == Ok){SHT30_Dat_To_Float(recv_dat, &temperature, &humidity);}}
}