基于STM32的土壤湿度传感器(FC
目录
前言
一、前期准备
（一）软件环境准备
（二）硬件准备
二、接线图表
（一）接线图
（二）接线示意表
三、土壤湿度传感器（FC-28、四线制）
（一）原理
模块说明（本次实验采用AO口进行模数转换）：
土壤湿度传感器模块电路图（本次实验用的模块为四线制）：
stm32ADC通道详细
stm32常见转换模式
土壤湿度计算公式
（二）主要代码
1. void AD_Init(void)函数
函数介绍
代码（已添加注释）
2. uint16_t AD_GetValue(void)函数
函数介绍
代码
3. uint16_t GetHumidity(int times)函数
代码（已添加注释）
四、OLED显示屏驱动（主要函数、I2C协议）
1. OLED_ShowChar函数
2. OLED_ShowString函数
3. OLED_Pow函数
4. OLED_ShowNum函数
5. OLED_ShowCC_F16x16函数
五、效果展示
六、总结
七、完整代码
前言
原文
本文主要说明土壤湿度传感器在STM32下如何使用，并且结合OLED屏来达到显示的效果。喜欢的话可以点个赞和收藏噢！！以下内容均为查询相关资料撰写而成，如有侵权，请联系作者。
一、前期准备
（一）软件环境准备
编译工具为Keil5，对应芯片为：STM32F103C8
（二）硬件准备
1. 土壤湿度检测模块
2. STM32开发板
3. 0.96寸OLED屏
4. ST-Link V2（USB口）仿真器
5. 适量杜邦线
大约13根
二、接线图表
（一）接线图
（二）接线示意表
STM32 ST-LinkOLED屏FC-283V33.3VSWOSWDIOSWCLKSWCLKGNDGNDPB9SDAPB8SCL3.3VCCGGND3.3+B0AOG-三、土壤湿度传感器（FC-28、四线制）
（一）原理
模块说明（本次实验采用AO口进行模数转换）：
1. 模块中蓝色的电位器是用于土壤湿度的阀值调节，顺时针调节，控制的湿度会越大，逆时针越小
2. 数字量输出 D0 可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测土壤湿度
3. 小板模拟量输出 AO 可以和 AD 模块相连，通过 AD 转换，可以获得土壤湿度更精确的数值
土壤湿度传感器模块电路图（本次实验用的模块为四线制）：
本次实验使用了PB0引脚模拟AO引脚，使用了通道8（ADC_Channel_8）
本次实验采用的是连续转换非扫描模式
1. 连续转换模式（Continuous Conversion Mode）：
在连续转换模式下，ADC会持续地进行转换，即使没有新的转换请求也会保持转换状态。 这种模式适用于需要连续监测模拟信号变化的应用场景，例如实时数据采集、实时监测等。
2. 非连续转换模式（Single Conversion Mode）：
在非连续转换模式下，ADC只在接收到转换请求时才进行一次转换，转换完成后会停止转换，直到下一次请求到来。 这种模式适用于需要间歇性地进行模拟信号采集或者低功耗应用场景。
3. 扫描模式（Scan Mode）：
在扫描模式下，ADC会按照预定义的顺序依次转换多个通道的信号，直到转换完所有通道。这种模式适用于需要连续采集多个模拟信号的应用场景。
4. 非扫描模式：
非扫描模式下，ADC只对单个通道进行转换，不会切换到其他通道进行转换。这种模式适用于仅需采集单一模拟信号的应用场景，可以提高采样速率和效率。
M1 = 干燥时对应最大的ADC值 M0 = 湿润时对应最小的ADC值 m = 实时ADC值
湿度 = (M1 - m) / (M1 - M0) * 100 => 计算出来的为百分比
M1和M0要根据实际环境情况设计，根据AD_GetValue函数获取ADC值。
（二）主要代码
1. void AD_Init(void)函数 函数介绍ADC初始化函数，主要用于配置ADC1时钟，初始化ADC1，设置ADC转换通道和工作模式，工作模式为连续转换非扫描模式。
代码（已添加注释）void AD_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);// 开启ADC1时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);// 开启GPIOB时钟
// GPIO初始化结构体
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;// 配置为模拟输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;// 指定引脚为GPIO_Pin_0
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;// 设置IO口速度为50MHz
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);// 初始化GPIOB
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);// 设置ADC时钟分频为PCLK2/6
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_8, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);// ADC通道配置
// ADC初始化结构体
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;// 设置转换触发模式为不使用外部触发
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;// 设置数据对齐方式为右对齐
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;// 设置工作模式为独立模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;// 开启连续转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;// 关闭扫描模式
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;// 设置转换的通道数目为1
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);// 初始化ADC1
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);// 开启ADC电源
ADC_ResetCalibration(ADC1);// 复位校准
while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));// 等待ADC复位校准完成
ADC_StartCalibration(ADC1);// 开始校准
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));// 等待ADC校准完成
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);// 启动软件转换
while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);// 等待转换完成
}
2. uint16_t AD_GetValue(void)函数 函数介绍获取ADC值函数，主要用于获取ADC1通道模数转换的结果，方便与后面的函数调用。
代码uint16_t AD_GetValue(void)
{
return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}
3. uint16_t GetHumidity(int times)函数 函数介绍获取湿度值函数，通过多次获取模数转换结果求平均值，再根据计算公式进行计算土壤湿度，规定范围内后返回土壤湿度。
代码（已添加注释）uint16_t GetHumidity(int times)
{
uint32_t H_all = 0;
float H_arg = 0;
uint8_t t;
// 进行多次ADC转换并累加
for (t = 0; t < times; t++) {
H_all += AD_GetValue();
Delay_ms(1); // 延时1毫秒
}
// 计算平均值
H_arg = (H_all / times);
// 根据转换公式计算湿度值
uint16_t data = (4095 - H_arg) / 3292 * 100;
// 确保湿度值在合理范围内（0~100）
data = data > 100 ? 100 : (data < 0 ? 0 : data);
return data;
}
四、OLED显示屏驱动（主要函数、I2C协议）
1. OLED_ShowChar函数函数介绍：
功能：在指定的行和列位置显示一个字符。
参数：
Line：行位置，范围为1到4。
Column：列位置，范围为1到16。
Char：要显示的字符，范围为ASCII可见字符。
这个函数首先根据行和列位置设置光标的位置，然后根据字符的ASCII码在字库中查找对应的字形数据，并将上半部分和下半部分的数据分别写入OLED屏幕的两个页面，以完成字符的显示。
代码：
void OLED_ShowChar(uint8_t Line, uint8_t Column, char Char)
{
uint8_t i;
OLED_SetCursor((Line - 1) * 2, (Column - 1) * 8);
for (i = 0; i < 8; i++)
{
OLED_WriteData(OLED_F8x16[Char - ' '][i]);
}
OLED_SetCursor((Line - 1) * 2 + 1, (Column - 1) * 8);
for (i = 0; i < 8; i++)
{
OLED_WriteData(OLED_F8x16[Char - ' '][i + 8]);
}
}
2. OLED_ShowString函数函数介绍：
功能：在指定的行和列位置显示一个字符串。
参数：
Line：起始行位置，范围为1到4。
Column：起始列位置，范围为1到16。
String：要显示的字符串，范围为ASCII可见字符。
这个函数通过循环调用OLED_ShowChar()函数，逐个显示字符串中的字符。
代码：
void OLED_ShowString(uint8_t Line, uint8_t Column, char *String)
{
uint8_t i;
for (i = 0; String[i] != ' '; i++)
{
OLED_ShowChar(Line, Column + i, String[i]);
}
}
3. OLED_Pow函数函数介绍：
功能：计算X的Y次方。
返回值：返回值等于X的Y次方。
这个函数实现了简单的幂函数计算，用于数字显示的处理。
代码：
void OLED_ShowString(uint8_t Line, uint8_t Column, char *String)
{
uint8_t i;
for (i = 0; String[i] != ' '; i++)
{
OLED_ShowChar(Line, Column + i, String[i]);
}
}
4. OLED_ShowNum函数函数介绍：
功能：在指定的行和列位置显示一个十进制的正整数。
参数：
Line：起始行位置，范围为1到4。
Column：起始列位置，范围为1到16。
Number：要显示的数字，范围为0到4294967295。
Length：要显示数字的长度，范围为1到10。
这个函数将数字按位数拆分，并逐个调用OLED_ShowChar()函数来显示每一位数字。
代码：
void OLED_ShowNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)
{
uint8_t i;
for (i = 0; i < Length; i++)
{
OLED_ShowChar(Line, Column + i, Number / OLED_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');
}
}
5. OLED_ShowCC_F16x16函数函数介绍：
功能：在指定的行和列位置显示一个汉字（16x16像素）。
参数：
Line：行位置，范围为1到4。
Column：列位置，范围为1到16。
num：要显示的汉字在字库中的索引。
这个函数类似于OLED_ShowChar()，但是专门用于显示汉字，字库中每个汉字占16个字节，前8个字节表示汉字的上半部分，后8个字节表示下半部分。
代码：
void OLED_ShowCC_F16x16(uint8_t Line, uint8_t Column, uint8_t num)
{
uint8_t i;
OLED_SetCursor((Line - 1) * 2, (Column - 1) * 8);
for (i = 0; i < 16; i++)
{
OLED_WriteData(CC_F16x16[num*2][i]);
}
OLED_SetCursor((Line - 1) * 2 + 1, (Column - 1) * 8);
for (i = 0; i < 16; i++)
{
OLED_WriteData(CC_F16x16[num*2][i + 16]);
}
}
五、效果展示
基于STM32的土壤湿度传感器(FC-28)操作视频
六、总结
本文章主要讲的是通过使用STM32实现了对FC-28土壤湿度传感器的数据采集和显示。通过获取ADC值然后进行计算得到土壤湿度，并成功显示再0.96寸的oled显示屏上。
七、完整代码
main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "adc.h"
int main()
{
OLED_Init();
AD_Init();
OLED_ShowCC_F16x16(2, 1, 1);
OLED_ShowCC_F16x16(2, 3, 2);
OLED_ShowCC_F16x16(2, 5, 3);
OLED_ShowCC_F16x16(2, 7, 4);
OLED_ShowChar(2, 9, ':');
OLED_ShowCC_F16x16(2, 13, 0);
while (1) {
OLED_ShowNum(2, 10, GetHumidity(10), 3);
Delay_ms(500);
}
}
adc.h
#ifndef __ADC_H
#define __ADC_H
void AD_Init(void);
uint16_t AD_GetValue(void);
uint16_t GetHumidity(int times);
#endif
adc.c
#include "stm32f10x.h"
#include "adc.h"
#include "Delay.h"
void AD_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_8, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
ADC_ResetCalibration(ADC1);
while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
ADC_StartCalibration(ADC1);
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);
}
uint16_t AD_GetValue(void)
{
return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}
uint16_t GetHumidity(int times)
{
uint32_t H_all = 0;
float H_arg = 0;
uint8_t t;
for (t = 0; t < times; t++) {
H_all += AD_GetValue();
Delay_ms(1);
}
H_arg = (H_all / times);
uint16_t data = (4095 - H_arg) / 3292 * 100;
data = data > 100 ? 100 : (data < 0 ? 0 : data);
return data;
}
OLED.h
#ifndef __OLED_H
#define __OLED_H
void OLED_Init(void);
void OLED_Clear(void);
void OLED_ShowChar(uint8_t Line, uint8_t Column, char Char);
void OLED_ShowString(uint8_t Line, uint8_t Column, char *String);
void OLED_ShowNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length);
void OLED_ShowCC_F16x16(uint8_t Line, uint8_t Column, uint8_t num);
uint32_t OLED_Pow(uint32_t X, uint32_t Y);
#endif
OLED.c
#include "stm32f10x.h"
#include "OLED_Font.h"
#define OLED_W_SCL(x)GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_8, (BitAction)(x))
#define OLED_W_SDA(x)GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_9, (BitAction)(x))
void OLED_I2C_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
OLED_W_SCL(1);
OLED_W_SDA(1);
}
void OLED_I2C_Start(void)
{
OLED_W_SDA(1);
OLED_W_SCL(1);
OLED_W_SDA(0);
OLED_W_SCL(0);
}
void OLED_I2C_Stop(void)
{
OLED_W_SDA(0);
OLED_W_SCL(1);
OLED_W_SDA(1);
}
void OLED_I2C_SendByte(uint8_t Byte)
{
uint8_t i;
for (i = 0; i < 8; i++) {
OLED_W_SDA(Byte & (0x80 >> i));
OLED_W_SCL(1);
OLED_W_SCL(0);
}
OLED_W_SCL(1);
OLED_W_SCL(0);
}
void OLED_WriteCommand(uint8_t Command)
{
OLED_I2C_Start();
OLED_I2C_SendByte(0x78);
OLED_I2C_SendByte(0x00);
OLED_I2C_SendByte(Command);
OLED_I2C_Stop();
}
void OLED_WriteData(uint8_t Data)
{
OLED_I2C_Start();
OLED_I2C_SendByte(0x78);
OLED_I2C_SendByte(0x40);
OLED_I2C_SendByte(Data);
OLED_I2C_Stop();
}
void OLED_SetCursor(uint8_t Y, uint8_t X)
{
OLED_WriteCommand(0xB0 | Y);
OLED_WriteCommand(0x10 | ((X & 0xF0) >> 4));
OLED_WriteCommand(0x00 | (X & 0x0F));
}
void OLED_Clear(void)
{
uint8_t i, j;
for (j = 0; j < 8; j++) {
OLED_SetCursor(j, 0);
for (i = 0; i < 128; i++) {
OLED_WriteData(0x00);
}
}
}
void OLED_ShowChar(uint8_t Line, uint8_t Column, char Char)
{
uint8_t i;
OLED_SetCursor((Line - 1) * 2, (Column - 1) * 8);
for (i = 0; i < 8; i++) {
OLED_WriteData(OLED_F8x16[Char - ' '][i]);
}
OLED_SetCursor((Line - 1) * 2 + 1, (Column - 1) * 8);
for (i = 0; i < 8; i++) {
OLED_WriteData(OLED_F8x16[Char - ' '][i + 8]);
}
}
void OLED_ShowString(uint8_t Line, uint8_t Column, char *String)
{
uint8_t i;
for (i = 0; String[i] != ' '; i++) {
OLED_ShowChar(Line, Column + i, String[i]);
}
}
uint32_t OLED_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
uint32_t Result = 1;
while (Y--) {
Result *= X;
}
return Result;
}
void OLED_ShowNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)
{
uint8_t i;
for (i = 0; i < Length; i++) {
OLED_ShowChar(Line, Column + i, Number / OLED_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');
}
}
void OLED_ShowCC_F16x16(uint8_t Line, uint8_t Column, uint8_t num)
{
uint8_t i;
OLED_SetCursor((Line - 1) * 2, (Column - 1) * 8);
for (i = 0; i < 16; i++) {
OLED_WriteData(CC_F16x16[num * 2][i]);
}
OLED_SetCursor((Line - 1) * 2 + 1, (Column - 1) * 8);
for (i = 0; i < 16; i++) {
OLED_WriteData(CC_F16x16[num * 2][i + 16]);
}
}
void OLED_Init(void)
{
uint32_t i, j;
for (i = 0; i < 1000; i++) {
for (j = 0; j < 1000; j++);
}
OLED_I2C_Init();
OLED_WriteCommand(0xAE);
OLED_WriteCommand(0xD5);
OLED_WriteCommand(0x80);
OLED_WriteCommand(0xA8);
OLED_WriteCommand(0x3F);
OLED_WriteCommand(0xD3);
OLED_WriteCommand(0x00);
OLED_WriteCommand(0x40);
OLED_WriteCommand(0xA1);
OLED_WriteCommand(0xC8);
OLED_WriteCommand(0xDA);
OLED_WriteCommand(0x12);
OLED_WriteCommand(0x81);
OLED_WriteCommand(0xCF);
OLED_WriteCommand(0xD9);
OLED_WriteCommand(0xF1);
OLED_WriteCommand(0xDB);
OLED_WriteCommand(0x30);
OLED_WriteCommand(0xA4);
OLED_WriteCommand(0xA6);
OLED_WriteCommand(0x8D);
OLED_WriteCommand(0x14);
OLED_WriteCommand(0xAF);
OLED_Clear();
}
OLED_Font.h
#ifndef __OLED_FONT_H
#define __OLED_FONT_H
const uint8_t OLED_F8x16[][16] = {
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0xF8, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x33, 0x30, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x10, 0x0C, 0x06, 0x10, 0x0C, 0x06, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x40, 0xC0, 0x78, 0x40, 0xC0, 0x78, 0x40, 0x00,
0x04, 0x3F, 0x04, 0x04, 0x3F, 0x04, 0x04, 0x00,
0x00, 0x70, 0x88, 0xFC, 0x08, 0x30, 0x00, 0x00,
0x00, 0x18, 0x20, 0xFF, 0x21, 0x1E, 0x00, 0x00,
0xF0, 0x08, 0xF0, 0x00, 0xE0, 0x18, 0x00, 0x00,
0x00, 0x21, 0x1C, 0x03, 0x1E, 0x21, 0x1E, 0x00,
0x00, 0xF0, 0x08, 0x88, 0x70, 0x00, 0x00, 0x00,
0x1E, 0x21, 0x23, 0x24, 0x19, 0x27, 0x21, 0x10,
0x10, 0x16, 0x0E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0xE0, 0x18, 0x04, 0x02, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0x18, 0x20, 0x40, 0x00,
0x00, 0x02, 0x04, 0x18, 0xE0, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x40, 0x20, 0x18, 0x07, 0x00, 0x00, 0x00,
0x40, 0x40, 0x80, 0xF0, 0x80, 0x40, 0x40, 0x00,
0x02, 0x02, 0x01, 0x0F, 0x01, 0x02, 0x02, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0xF0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x01, 0x01, 0x01, 0x1F, 0x01, 0x01, 0x01, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x80, 0xB0, 0x70, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x30, 0x30, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x80, 0x60, 0x18, 0x04,
0x00, 0x60, 0x18, 0x06, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0xE0, 0x10, 0x08, 0x08, 0x10, 0xE0, 0x00,
0x00, 0x0F, 0x10, 0x20, 0x20, 0x10, 0x0F, 0x00,
0x00, 0x10, 0x10, 0xF8, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x20, 0x20, 0x3F, 0x20, 0x20, 0x00, 0x00,
0x00, 0x70, 0x08, 0x08, 0x08, 0x88, 0x70, 0x00,
0x00, 0x30, 0x28, 0x24, 0x22, 0x21, 0x30, 0x00,
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const uint8_t CC_F16x16[][16] = {
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