STM32F103C8T6第6天：adc、iic、spi、溫濕度dht11在lcd1602顯示

1. ADC介紹

ADC是什么？

Analog-to-Digital Converter，指模擬/數字轉換器

ADC的性能指標

量程：能測量的電壓范圍
分辨率：ADC能辨別的最小模擬量，通常以輸出二進制數的位數表示，比如：8、10、12、16 位等；位數越多，分辨率越高，一般來說分辨率越高，轉化時間越長
轉換時間：從轉換開始到獲得穩定的數字量輸出所需要的時間稱為轉換時間

ADC特性

12 位精度下轉換速度可高達 1MHZ
供電電壓：V SSA ：0V，V DDA ：2.4V~3.6V
ADC 輸入范圍：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+（0–3.6V）
采樣時間可配置，采樣時間越長，轉換結果相對越準確，但是轉換速度就越慢
ADC 的結果可以左對齊或右對齊方式存儲在 16 位數據寄存器中

ADC通道

總共 2 個 ADC（ADC1，ADC2），每個 ADC 有 18 個轉換通道: 16 個外部通道、 2 個內部通道（溫度傳感器、內
部參考電壓）。
外部的 16 個通道在轉換時又分為規則通道和注入通道，其中規則通道最多有 16 路，注入通道最多有 4 路。
規則組：正常排隊的人；
注入組：有特權的人（軍人、孕婦）

ADC轉換順序

每個 ADC 只有一個數據寄存器，16 個通道一起共用這個寄存器，所以需要指定規則轉換通道的轉換順序。
規則通道中的轉換順序由三個寄存器控制：SQR1、SQR2、SQR3，它們都是 32 位寄存器。
SQR 寄存器控制著轉換通道的數目和轉換順序，只要在對應的寄存器位 SQx 中寫入相應的通道，這個通道就是第 x 個轉換。
和規則通道轉換順序的控制一樣，注入通道的轉換也是通過注入寄存器來控制，只不過只有一個 JSQR 寄存器
來控制，控制關系如下：
注入序列的轉換順序是從JSQx[ 4 : 0 ]（x=4-JL[1:0]）開始。只有當JL=4的時候，注入通道的轉換順序才會按
照JSQ1、JSQ2、JSQ3、JSQ4的順序執行。

ADC觸發方式

通過向控制寄存器ADC-CR2的ADON位寫1來開啟轉換，寫0停止轉換。
也可以通過外部事件（如定時器）進行轉換。

ADC轉化時間

ADC 是掛載在 APB2 總線（PCLK2）上的，經過分頻器得到 ADC 時鐘（ADCCLK），最高 14 MHz。
轉換時間=采樣時間+12.5個周期
12.5 個周期是固定的，一般我們設置 PCLK2=72M，經過 ADC 預分頻器能分頻到最大的時鐘只能是 12M，
采樣周期設置為 1.5 個周期，算出最短的轉換時間為 1.17us。

ADC轉化模式

掃描模式

關閉掃描模式：只轉換 ADC_SQRx 或 ADC_JSQR 選中的第一個通道
打開掃描模式：掃描所有被 ADC_SQRx 或 ADC_JSQR 選中的所有通道

單次轉換/連續轉換

單次轉換：只轉換一次
連續轉換：轉換一次之后，立馬進行下一次轉換

2. 使用ADC讀取煙霧傳感器的值（351.55）

STM32CubeMx工程配置
代碼（21.adc_test/MDK-ARM）

	uint32_t smoke_value = 0;
while (1)
{HAL_ADC_Start(&hadc1);           //啟動ADC單次轉換HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50);   //等待ADC轉換完成smoke_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //讀取ADC轉換數據printf("smoke_value = %f\r\n", 3.3/4096 * smoke_value);//電壓值//printf("smoke_value = %d \r\n", smoke_value);//多少個刻度HAL_Delay(500);
}

在這里插入圖片描述

3. llC介紹及OLED寫數據函數封裝（352.56）

筆記參照：上官一號筆記第5章節；
視頻參照：上官一號92~103節

函數封裝

用到的庫函數：

HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Mem_Write(I2C_HandleTypeDef *hi2c,uint16_t DevAddress,uint16_t MemAddress,uint16_t MemAddSize,uint8_t *pData,uint16_t Size,uint32_t Timeout)

參數一：I2C_HandleTypeDef *hi2c，I2C設備句柄
參數二：uint16_t DevAddress，目標器件的地址，七位地址必須左對齊
參數三：uint16_t MemAddress，目標器件的目標寄存器地址
參數四：uint16_t MemAddSize，目標器件內部寄存器地址數據長度
參數五：uint8_t *pData，待寫的數據首地址
參數六：uint16_t Size，待寫的數據長度
參數七：uint32_t Timeout，超時時間
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL狀態（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

向OLED寫命令的封裝：

void Oled_Write_Cmd(uint8_t dataCmd)
{HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, 0x78, 0x00, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&dataCmd, 1, 0xff);
}

向OLED寫數據的封裝：

void Oled_Write_Data(uint8_t dataData)
{HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, 0x78, 0x40, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&dataData, 1, 0xff);
}

STM32CubeMx工程配置

4. 重做上官一號的IIC實驗（353.57）

接線：
- SCL – PB6
- SDA – PB7
代碼（22.oled_test/MDK-ARM）（重新封裝了Oled_Write_Cmd、Oled_Write_Data，其他和51代碼一樣）

5. SPI及W25Q128介紹（354.58）

SPI 是什么？

SP I是串行外設接口（Serial Peripheral Interface）的縮寫，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且
在芯片的管腳上只占用四根線，節約了芯片的管腳，同時為 PCB 的布局上節省空間，提供方便，正是出于這
種簡單易用的特性，越來越多的芯片集成了這種通信協議，比如 AT91RM9200 。

SPI 物理架構

在這里插入圖片描述

SPI 包含 4 條總線，SPI 總線包含 4 條總線，分別為 SS、SCK、MOSI、MISO。它們的作用介紹如下：
(1) MISO – Master Input Slave Output，主設備數據輸入，從設備數據輸出
(2) MOSI – Master Output Slave Input，主設備數據輸出，從設備數據輸入
(3) SCK – Serial Clock，時鐘信號，由主設備產生
(4) CS – Chip Select，片選信號，由主設備控制

SPI 工作原理

在這里插入圖片描述

SPI 工作模式

時鐘極性（CPOL）：
- 沒有數據傳輸時時鐘線的空閑狀態電平
- 0：SCK在空閑狀態保持低電平
- 1：SCK在空閑狀態保持高電平
時鐘相位（CPHA）：
- 時鐘線在第幾個時鐘邊沿采樣數據
- 0：SCK的第一（奇數）邊沿進行數據位采樣，數據在第一個時鐘邊沿被鎖存
- 1：SCK的第二（偶數）邊沿進行數據位采樣，數據在第二個時鐘邊沿被鎖存
模式 0 和模式 3 最常用。
模式 0 時序圖：
模式 3 時序圖：

什么是 W25Q128 ？

W25Q128 是華邦公司推出的一款 SPI 接口的 NOR Flash 芯片，其存儲空間為 128 Mbit，相當于 16M 字
節。
Flash 是常用的用于儲存數據的半導體器件，它具有容量大，可重復擦寫、按“扇區/塊”擦除、掉電后數據可
繼續保存的特性。
Flash 是有一個物理特性：只能寫 0 ，不能寫 1 ，寫 1 靠擦除。

W25Q128 存儲架構

在這里插入圖片描述

一般按扇區（4k）進行擦除。
可以按章 – 節 – 頁 – 字進行理解。

W25Q128 常用指令

W25Q128 全部指令非常多，但常用的如下幾個指令：
寫使能 (06H)
- 執行頁寫，扇區擦除，塊擦除，片擦除，寫狀態寄存器等指令前，需要寫使能。
- 拉低 CS 片選 → 發送 06H → 拉高 CS 片選
讀狀態寄存器（05H）
- 拉低CS片選 → 發送05H→ 返回SR1的值 → 拉高CS片選
讀時序（03H）
- 拉低CS片選 → 發送03H→ 發送24位地址 → 讀取數據（1~n） → 拉高CS片選
頁寫時序 (02H)
- 頁寫命令最多可以向FLASH傳輸256個字節的數據。
- 拉低CS片選 → 發送02H→ 發送24位地址 → 發送數據（1~n） → 拉高CS片選
扇區擦除時序（20H）
- 寫入數據前，檢查內存空間是否全部都是 0XFF ，不滿足需擦除。
- 拉低CS片選 → 發送20H→ 發送24位地址 → 拉高CS片選

W25Q128 狀態寄存器

W25Q128 一共有 3 個狀態寄存器，它們的作用是跟蹤芯片的狀態。
其中，狀態寄存器 1 較為常用。
BUSY：指示當前的狀態，0 表示空閑，1 表示忙碌
WEL：寫使能鎖定，為 1 時，可以操作頁/扇區/塊。為 0 時，寫禁止。

W25Q128 常見操作流程

以下流程省略了拉低/拉高片選信號CS。
讀操作：
擦除扇區：
寫操作：

5. 使用SPI通訊讀寫W25Q128模塊（355.59）

硬件接線

VCC – 3.3V
CS – PA4
CLK – PA5
DO – PA6
DI – PA7

cubeMX配置

在這里插入圖片描述

w25q128_write_nocheck流程圖

在這里插入圖片描述

代碼（27.spi_test/MDK-ARM）

6. LCD1602介紹及實戰（356.60）

項目需求

使用溫濕度傳感器模塊（DHT11）獲取溫度及濕度，并將值顯示在LCD1602上，同時通過藍牙模塊透傳到手
機。

項目框圖

在這里插入圖片描述

硬件清單

DHT11
LCD1602
HC-08
繼電器
杜邦線

LCD1602硬件接線

D0 ~ D7 – A0 ~ A7
RS – B1
RW – B2
EN – B10
V0 – GND（正視看不到顯示結果，需要側著看。否則需要接可調電阻）
VSS – GND
VDD – 5V（工作電源）
BLA – 5V（背光燈電源）
BLK – GND

cubemx配置

在這里插入圖片描述

引腳封裝

RS、RW、EN三根信號線經常需要進行拉高/拉低操作，可以進行封裝

#define RS_GPIO_Port GPIOB
#define RW_GPIO_Port GPIOB
#define EN_GPIO_Port GPIOB
#define RS_Pin GPIO_PIN_1
#define RW_Pin GPIO_PIN_2
#define EN_Pin GPIO_PIN_10
#define RS_HIGH HAL_GPIO_WritePin(RS_GPIO_Port, RS_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define RS_LOW HAL_GPIO_WritePin(RS_GPIO_Port, RS_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define RW_HIGH HAL_GPIO_WritePin(RW_GPIO_Port, RW_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define RW_LOW HAL_GPIO_WritePin(RW_GPIO_Port, RW_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define EN_HIGH HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define EN_LOW HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, GPIO_PIN_RESET)

如何將一個字節的數據按位一次性發送到GPIOA的8個管腳？

GPIOA->ODR = cmd;

代碼實現

代碼（24.lcd1602_test/MDK-ARM）

#define RS_GPIO_Port GPIOB
#define RW_GPIO_Port GPIOB
#define EN_GPIO_Port GPIOB
#define RS_Pin GPIO_PIN_1
#define RW_Pin GPIO_PIN_2
#define EN_Pin GPIO_PIN_10
#define RS_HIGH HAL_GPIO_WritePin(RS_GPIO_Port, RS_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define RS_LOW HAL_GPIO_WritePin(RS_GPIO_Port, RS_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define RW_HIGH HAL_GPIO_WritePin(RW_GPIO_Port, RW_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define RW_LOW HAL_GPIO_WritePin(RW_GPIO_Port, RW_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define EN_HIGH HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define EN_LOW HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, GPIO_PIN_RESET)
void Write_Cmd_Func(uint8_t cmd)
{RS_LOW;RW_LOW;EN_LOW;GPIOA->ODR = cmd;HAL_Delay(5);EN_HIGH;HAL_Delay(5);EN_LOW;
}
void Write_Data_Func(uint8_t dataShow)
{RS_HIGH;RW_LOW;EN_LOW;GPIOA->ODR = dataShow;HAL_Delay(5);EN_HIGH;HAL_Delay(5);EN_LOW;
}
void LCD1602_INIT(void)
{
//（1）延時 15msHAL_Delay(15);
//（2）寫指令 38H(不檢測忙信號)Write_Cmd_Func(0x38);
//（3）延時 5msHAL_Delay(5);
//（4）以后每次寫指令，讀/寫數據操作均需要檢測忙信號
//（5）寫指令 38H：顯示模式設置Write_Cmd_Func(0x38);
//（6）寫指令 08H：顯示關閉Write_Cmd_Func(0x08);
//（7）寫指令 01H：顯示清屏Write_Cmd_Func(0x01);
//（8）寫指令 06H：顯示光標移動設置Write_Cmd_Func(0x06);
//（9）寫指令 0CH：顯示開及光標設置}Write_Cmd_Func(0x0c);
}
void LCD1602_showLine(char row, char col, char *string)
{switch(row){case 1:Write_Cmd_Func(0x80+col);while(*string){Write_Data_Func(*string);string++;}break;case 2:Write_Cmd_Func(0x80+0x40+col);while(*string){Write_Data_Func(*string);string++;}break;}
}
//main函數里：//char position = 0x80 + 0x05;//char dataShow = 'C';LCD1602_INIT();//Write_Cmd_Func(position);//選擇要顯示的地址//Write_Data_Func(dataShow);//發送要顯示的字符LCD1602_showLine(1,6,"NO.2");LCD1602_showLine(2,0,"Jessie handsome");

7. DHT11介紹及實戰（357.61）

硬件接線

VCC – 5V
GND – GND
DAT – PB7
注意：PB7既作為輸入，也作為輸出，則不能直接在CubeMX里配置，需要自己寫代碼

cubemx配置

在這里插入圖片描述

代碼實現

#define DHT_HIGHT HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET)
#define DHT_LOW HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET)
#define DHT_VALUE HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_7)
uint8_t datas[5];
void delay_us(uint16_t cnt)
{uint8_t i;while(cnt){for (i = 0; i < 10; i++){}cnt--;}
}
void DHT_GPIO_Init(uint32_t Mode)
{  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7;GPIO_InitStruct.Mode = Mode;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}
void DHT11_Start(void)
{DHT_GPIO_Init(GPIO_MODE_OUTPUT_PP);DHT_HIGHT;DHT_LOW;HAL_Delay(30);DHT_HIGHT;DHT_GPIO_Init(GPIO_MODE_INPUT);while(DHT_VALUE);while(!DHT_VALUE);while(DHT_VALUE);
}
void Read_Data_From_DHT()
{int i;//輪int j;//每一輪讀多少次char tmp;char flag;DHT11_Start();DHT_GPIO_Init(GPIO_MODE_INPUT);for(i= 0;i < 5;i++){for(j=0;j<8;j++){while(!DHT_VALUE);//等待卡g點delay_us(40);if(DHT_VALUE == 1){flag = 1;while(DHT_VALUE);}else{flag = 0;}tmp = tmp << 1;tmp |= flag;}datas[i] = tmp;}
}
int fputc(int ch, FILE *f)
{   unsigned char temp[1]={ch};HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,0xffff); return ch;
}
int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_USART1_UART_Init();
printf("Jessie handsome\r\n");
HAL_Delay(2000);while (1){Read_Data_From_DHT();printf("Humi: %d.%d%% ", datas[0], datas[1]);printf("Temp: %d.%d\r\n ", datas[2], datas[3]);HAL_Delay(2000);}
}

在這里插入圖片描述

8. 整合DHT11及LCD1602（358.62）

項目設計

繼電器數據線插在PB6上，DHT11及LCD1602接線與上述相同。

項目實現

注意點：

將Use MicroLIB的勾打上；
在main函數把串口中斷打開；
使用藍牙模塊時，將波特率設置為9600

9. 溫濕度LCD顯示并占傳服務器項目完結（359.63）

在這里插入圖片描述

char message[16];
while (1)
{Read_Data_From_DHT();if(datas[2] >= 24)HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);elseHAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);memset(message, 0, sizeof(message));sprintf(message, "Humi: %d.%d%%", datas[0], datas[1]);LCD1602_showLine(1,0, message);sprintf(message, "Temp: %d.%d", datas[2], datas[3]);LCD1602_showLine(2,0, message);HAL_Delay(2000);
}