2025 Make Blocks阶段2 - 使用SHT40完成环境模块的设计

内容介绍

任务介绍

本次任务属于Make Blocks第三期的任务，有很多的分任务进行选择，我们本次选择的是自定义，要求不低于其他任务的要求除了完成的功能外，我们参考其他任务进行设计：

板卡尺寸：小于60mmx40mm

接口：信号输出口，+3.3V、GND

主要器件：需在DigiKey官网上有货且正常售卖

打开得捷官网，搜索传感器，在到细分的分支下面就可以看到相关温湿度传感器的内容，传感器非常多，各个品牌的，之间差异也比较大，这里我们选择了一个最具性价比的传感器。

设计思路

目前的要求是设计一款环境模块，主要接口参考Grove的适配的接口，包括版型也是一样差不多的。

设计框图如下：

功能介绍

本次设计的是一个环境模块模块，通过IIC接口进行通信控制，可以输出温度和湿度信息。

硬件介绍

我们本次设计的是SHT40模块，主要接口参考Grove的适配的接口。SHT4X是业内知名的Sensirion公司推出的第四代数字温湿度传感器系列。继承自Sensirion温湿度传感器在业界有口皆和质量，SHT40 可在测量范围内提供始终如一的高精确度，为用户带来最佳的性价比。SHT40可以测量 0 至 100％的相对湿度以及 -40℃ 至 125℃ 的温度，并且可以达到 ±1.8％的湿度精度和 ±0.2℃温度精度。SHT40集成可变功率加热器，在冷凝环境也可以正常工作。SHT40可在 3.3 V 至 5 V 的电源电压下工作并且低功耗模式下电流低于0.15mA，非常适合移动和电池驱动型应用，可以非常容易的集成到智能楼宇、天气站、仓库存储、养殖、孵化等应用场景中。

原理图和PCB模块介绍

原理图

PCB

环境模块主要提供的是温湿度信息，这个传感器非常的小，引脚也非常的少理论上如果做小型化的设计非常推荐。

实物图

软件调试

我们通过对不同软件调试的对比，最后还是选用了arduino进行基本的功能调试，来验证硬件部分的可用性，基本代码如下：

#include "Adafruit_SHT4x.h"

Adafruit_SHT4x sht4 = Adafruit_SHT4x();

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  while (!Serial)
    delay(10);     // will pause Zero, Leonardo, etc until serial console opens

  Serial.println("Adafruit SHT4x test");
  if (! sht4.begin()) {
    Serial.println("Couldn't find SHT4x");
    while (1) delay(1);
  }
  Serial.println("Found SHT4x sensor");
  Serial.print("Serial number 0x");
  Serial.println(sht4.readSerial(), HEX);

  // You can have 3 different precisions, higher precision takes longer
  sht4.setPrecision(SHT4X_HIGH_PRECISION);
  switch (sht4.getPrecision()) {
     case SHT4X_HIGH_PRECISION: 
       Serial.println("High precision");
       break;
     case SHT4X_MED_PRECISION: 
       Serial.println("Med precision");
       break;
     case SHT4X_LOW_PRECISION: 
       Serial.println("Low precision");
       break;
  }

  // You can have 6 different heater settings
  // higher heat and longer times uses more power
  // and reads will take longer too!
  sht4.setHeater(SHT4X_NO_HEATER);
  switch (sht4.getHeater()) {
     case SHT4X_NO_HEATER: 
       Serial.println("No heater");
       break;
     case SHT4X_HIGH_HEATER_1S: 
       Serial.println("High heat for 1 second");
       break;
     case SHT4X_HIGH_HEATER_100MS: 
       Serial.println("High heat for 0.1 second");
       break;
     case SHT4X_MED_HEATER_1S: 
       Serial.println("Medium heat for 1 second");
       break;
     case SHT4X_MED_HEATER_100MS: 
       Serial.println("Medium heat for 0.1 second");
       break;
     case SHT4X_LOW_HEATER_1S: 
       Serial.println("Low heat for 1 second");
       break;
     case SHT4X_LOW_HEATER_100MS: 
       Serial.println("Low heat for 0.1 second");
       break;
  }
  
}


void loop() {
  sensors_event_t humidity, temp;
  
  uint32_t timestamp = millis();
  sht4.getEvent(&humidity, &temp);// populate temp and humidity objects with fresh data
  timestamp = millis() - timestamp;

  Serial.print("Temperature: "); Serial.print(temp.temperature); Serial.println(" degrees C");
  Serial.print("Humidity: "); Serial.print(humidity.relative_humidity); Serial.println("% rH");

  Serial.print("Read duration (ms): ");
  Serial.println(timestamp);

  delay(1000);
}

在这里我们只需要一个基本的设置，然后在loop循环中不断的定时打印，看到的就是我们当前环境的数据信息。

运行效果

基本配置如下：

串口打印如下：

心得体会

本次设计的模块对于硬件的来说相对还是比较简单的，传感器的引脚非常少，不过体积也很小，非常适合小型化的设备使用，虽然很小不过其封装是支持手动焊接的，我就是手动用焊台焊接的，心里一开始也是挺虚的，不过软件驱动正常采放下来。