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实践案例丨利用小熊派开发板获取土壤湿度传感器的ADC值

1个月前

摘要:一文带你用小熊派开发板动手做土壤湿度传感器。

一、实验准备

1.实验环境

  • 一块stm32开发板(推荐使用小熊派),以及数据线
  • 已经安装STM32CubeMX
  • 已经安装KeilMDK,并导入stm32开发板对应的芯片包(小熊派使用的是STM32L431RCT6)
  • 准备一个串口调试助手,我使用的是UartAssist(包含在附件中)
  • 一个土壤湿度传感器模块

2.目标效果

  • 通过CubeMX创建工程并配置参数
  • 获取stm32以硬件IIC获取SHT20传感器值(通过SHT20数据手册转化)
  • 串口1重定向输出土壤湿度值

二、通过CubeMX生产MDK工程

A.芯片选择

打开CubeMX,进入芯片选择:

选择自己的stm32芯片(即STM32L431RCT6):

B.时钟源RCC设置

更改系统时钟源

系统时钟默认使用内部的高速时钟(HSI),选择使用HSE,时钟更精确

设置外部时钟对应的端口

配置时钟树

STM32L431RCT6系统时钟最大可以为80MHz,我们配置到最大即可

C.参数配置(对应端口设置)

1)配置USART1

使用USART,模式为异步,波特率为115200,无硬件流控制

2)配置ADC通道

知识补充:ADC,模拟-数字转换器,可以将连续变化的模拟信号转化为离散的数字信号。其中,小熊派的ADC1的通道三已经被引出,即PC2

打开ADC1通道3

​---
3)配置adc

我们保持默认即可:

D.工程设置

一些基础的设置,包括工程名、存储位置、工程环境、工程中各个文件的组成

E.生成代码

三、代码补充

1. 串口1输出重定向

我们知道printf是打印函数,原理是根据传入的字符串参数格式化打印输出到stdout中。我们需要让printf打印到串口之中,只需要在usart.c文件中模仿printf写一个输出函数即可

  • 在添加头文件
/* USER CODE BEGIN 0 */

#include <stdarg.h>

#include <string.h>

#include <stdio.h>

/* USER CODE END 0 */
复制代码
  • 写输出函数
/* USER CODE BEGIN 1 */

void UsartPrintf(UART_HandleTypeDef *huart, char *fmt,...)

{

    unsigned char UsartPrintfBuf[296];

    va_list ap;

    unsigned char *pStr = UsartPrintfBuf;

    va_start(ap, fmt);

    vsprintf((char *)UsartPrintfBuf, fmt, ap);    //格式化

    va_end(ap);

    while(*pStr != 0)

    {

        USART1->TDR = *pStr++;

        while((USART1->ISR & 0x40)  == 0);

    }

}

//使用方法:UsartPrintf(&huart1,"hello world\r\n");

/* USER CODE END 1 */
复制代码

注意:自己添加的代码,需要在begin和end之间

2. 读取传感器ADC值

我们获取传感器adc的值,通过在实验室多次测量不同土壤湿度的ADC值,来表示土壤湿润程度

主函数代码

 while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
      HAL_ADC_Start(&hadc1); //开启ADC1
      HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,50); //等待ADC转化完成
      for(num=0;num<20;num++)
      {
        AD_Value += HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
      }
      AD_Value = AD_Value/20;  //ADC转换的数据20次的平均值
      UsartPrintf(&huart1,"ADC20次获取的平均值值为:%d\r\n",AD_Value);

    Temperature = ((int16_t)(AD_Value-*TEMP30_CAL_ADDR)*1.0/(int16_t)(*TEMP130_CAL_ADDR-*TEMP30_CAL_ADDR))+30;
    UsartPrintf(&huart1,"Temperature is %.2f °\r\n",Temperature); //
          //UsartPrintf(&huart1,"%d\r\n",*TEMP130_CAL_ADDR);
          //UsartPrintf(&huart1,"%d\r\n",*TEMP30_CAL_ADDR);
  }
复制代码

代码很简单,但是如果我们需要获取更精确的值,可以加入各种滤波算法。然后根据实验值,判断土壤湿润程度。

我通过实验发现,在空气中获取的值为1300左右,包上湿润的餐巾纸后,值为两位数以下。
因此我们可以粗略判断,土壤越湿度,值越小;相反,土壤越干,值越大。

四、编译+下载

点击编译后,0 error,0 warning

小熊派连接在电脑上,代码下载到开发板

五、效果

1.将小熊派串口1和电脑相连,即拨到 AT-MUC,按下复位键

2.打开串口调试助手

连接端口,设置波特率为115200

可以看到,在空气中获取的值为1200-1300;此时,我们不仅掌握了ADC的使用,还掌握了土壤湿度传感器的使用

附件中包含本文工程文件(cubemx + keilMDK)

附件:BearPiToSoil.zip

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