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 *** 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。

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。

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。