基于STM32的低功耗温湿度采集器的设计与实现

STM32嵌入式系统在许多控制领域有着广泛的应用。STM32是一款基于Cortex-M3内核的微控器，该控制器在性能和成本以及低功率操作和硬实时控制方面设定了新的标准。

尽管市场上已有多种温湿度采集系统，但具有低功耗且自带数据记录功能的采集器较少，并且费用较高。本文中采用STM32F103RET6设计了温湿度采集系统。该系统工作时间长约30天，低功耗模式采用了停止模式实现，温湿度传感器使用SHTIO温湿度传感器。结合实际使用环境，采集周期为5分钟。采用18650锂电池供电，具有SD卡存储功能，且能实现USB全速通信和串口通信。

1、温湿度采集器设计

1.1、硬件设计

采集器的结构框架如图l所示，主要有供电模块，USB全速通信模块，STM32芯片，SD卡存储模块，温湿度传感器，串口通信模块，JTAG在线调试模块组成。

图1  系统硬件组成示意图

考虑体积因素，系统采用18650充电锂电池供电，单节2400mah电池充满电后可以工作2个月左右时间。

STM32以合秦公司的HT7333降压模块供电。通过RTC实时时钟控制，每5分钟唤醒一次，进行数据采集。以自定义的通信协议通过SHT10温湿度传感器获取数据。采集到的温湿度数据以16进制形式写入SD卡。SD卡中的数据可以经由串口通信模块和USB全速通信模块导出，也可以直接由SD卡读出。

1.2、SHT10温湿度传感器通信时序

SHT10温湿度传感器的通信时序如图2所示。

图2  SHT10时序图

传感器以不小于1V/ms的上电速率供电后，首先进入11ms的休眠状态，在此期间不允许对传感器发送任何指令。当准备传输数据时，需用一组“启动时序”完成数据传输的初始化。该启动时序为：当SCK时钟为高电平时，DATA翻转为低电平，紧接着SCK变为低电平，随后在SCK时钟高电平时，DATA翻转为高电平。后续命令包含三个地址位和五个命令位。传感器接收到命令后，会在第8个SCK下降沿后将DATA下拉为低电平（ACK位）。在第9个SCK下降沿后，释放DATA，将其恢复为高电平。