自制温湿度计——STM32-L432KC驱动lcd1602和dht11温湿度显示

L432KC介绍

先给大家甩一张图片哈

NUCLEO-L432KC | Mbed （附上网址）

简单说一下这块板子在这个小项目里的小缺点：一、引脚有点少，lcd1602本来有两种传输数据方式，一种是4bit，另一种是8bit，但是这块板子对于这个项目来说引脚有点少，所以建议用4bit模式。然而，在网上是很难找到设置4bit传输模式的lcd1602的，这也是为什么我写这个blog。二、mbed-os有时候会有大大小小的问题，搞人心态是真的。比如库函数离奇失踪，从官网上下载库函数失败，重装也解决不了然后莫名其妙好了。三、引脚明明就少，D7，D8还有一堆负责模拟输入输出的（A开头的）都用不了，真的很重要，不然会出大问题。

（附上个人心得：做任何项目都得细心，接线问题，代码问题，任何一个小问题都有可能导致最后没有任何结果哦~心态很重要！）

Lcd1602介绍

好了，第一个重头戏来了。

lcd1602是一款简易显示器，能够表示绝大多数非常基础的符号（字母，数字，一些文字）。先看看实物：

 依次讲解一下各个针脚：

GND：接地

VDD：Lcd供电源，本应该是5V才可以，但实际上3.3V也行。

VO：对比度调节，接地对比度最大，接高电平对比度最小。（我直接接低省事，但可以用电位计调节，让自己看着更舒服）

RS：数据/指令选择，RS高电平是数据，低电平是指令

RW：读/写选择，RW高电平是读，低电平是写

E：（enable）使能，控制E高低电平变换是通信的关键之一。

D0-D7：数据或指令传输针脚（4bit传输选择D4-D7）

BLA：背光源正极，最好接5V

BLK：背光源负极，接地

针脚清楚之后，建议先不急去了解dht11，可以先测试好lcd1602能不能成功显示。所以我们这里先接lcd1602的线，然后手动在代码中加入想显示的内容以测试lcd1602部分完好。

接线部分

一、GND和BLK还有VO（我自己）都接地，所以可以把板子的GND接出来。

二、D4-D7分别接D6，D5，D3，D2

三、VDD和BLA都需要5V，板子上是有5V的，所以可以把5V接出来。

四、E，RW，RS分别接D9，D10，D11

 图片可能不太清楚，但是线接起来，的确比较乱。

下一步是lcd1602的代码部分，在此之前，需要了解一些lcd1602的代码原理，以及下面这些有可能会用到的模块控制指令。

定义变量

BusOut函数

非常好用的函数，可以一次传输四个数据，注意括号里哦，不要填反了。

忙函数

第九条指令，RW设置高电平，RS设置低电平，若此时数据最高位检测到是高电平，则仍然为忙状态。代码的目的就是，先将RW和RS设置好，然后先将E拉高，使单片机能够开始读，E调回低电平，如果这个时候lcd1602最高位是1，那就继续走循环，不是的话就跳出来，此时lcd1602就是空闲状态。为什么要判断忙不忙，就是为防止时序出现问题，因为lcd1602可能反应有点慢，单片机运作太快了，一条一条指令发给lcd1602可能会导致lcd1602反应不过来，所以相当于是等一下lcd1602进行空闲状态。

发送函数

设置好了读写数据模式之后（RS，RW），再用到发送函数，高电平持续2ms，保证读取时间足够

命令函数

判断完忙之后，可以发现指令有关的RW和RS都设置成低电平，然后指令需要4bit一次传输，传两次

显示函数

和命令函数有点像，想要显示的字符对应的ascii码值分两次传输

视觉坐标和地址匹配函数

设置的地址之所以要与0x80，是因为设置地址的命令函数最高位需要是1

字符串显示函数

这里很好看懂，用了指针，将数组里的内容一一传给LCD显示

初始化函数

初始化是必须的，照抄我的即可，每条指令都是根据手册得到的。

想要更通透了解为什么要有这些函数，以及函数中夹杂的等待语句，仍然需要了解lcd1602的工作时序图，可以参考这篇简介LCD1602屏幕简介（全网最详细教程）_ＬＪＸ的博客-CSDN博客

其中涉及原理的部分讲的也比较清楚，回头再看我的代码应该就比较清楚了。

lcd1602显示

可以先测试一下lcd部分有没有问题，然后进行下一步，dht11

dht11介绍

dht11属于性价比比较高的温湿度传感器，采用单总线通讯，就是包括供电，接地，数据接口在内，一共三个接口。总线一次传输40bit数据，分别是湿度整数部分8bit，湿度小数部分8bit，温度整数部分8bit，温度小数部分8bit，校验位8bit，若校验位等于其他四个8bit的和，那dht11此次采集的数据就可行。

同样，dht11也有对应的工作时序图，可以参考DHT11详细介绍（内含51和STM32代码）_安赫'的博客-CSDN博客

实物如下：

接线部分

具体接法也比较简单，就是需要一个5欧姆的电阻作为上拉电阻，上拉电阻的作用就是保证当数据总线闲置时处于高电平的状态。以下是接线实物图：

上拉电阻的原理图：

图中R1就是上拉电阻，我这里电阻一端接3.3v（板子上自带一个3.3针脚），另一端接到数据总线上。

再看代码

定义变量

针脚D12是作为InOut针脚，可以切换输出或者输入模式，D13作为供电针脚，

定义一个数组用来储存采集的数据，后提供给lcd1602显示

四个unsigned char变量，每一个都是正好8bit大小，便于储存采集数据

启动函数

由单片机向dht11发送高电平，等待2us调为低电平，延时18ms以上再调为高电平，

这个时候等待30us，dht就会开始传输它采集的数据

字节传输函数

一共40bit，每8bit一存储，进入循环，先等待高电平过去，再等待80us低电平过去，这可以理解成dht11的相应信号，也可以写if判断。因为dht11是单总线通讯，所以是通过一根线上的电平变化来表示数据的，50us的低电平加26-28us的高电平表示的就是0，50us的低电平加80us的高电平表示的就是1，这是一位数据。最后数据线拉低回到一开始的状态，等待下一次通讯。

40位数据接收函数

启动dht11之后，dht11会发送低电平给单片机表示准备开始传输数据，然后因为上拉电阻的存在，总线会被拉高，只有拉高之后才能正常开始传输数据。当最后采集的数据校验成功，经过最后的运算，就可以得到湿度的十位和个位，温度的十位和个位，以及温度的小数位。oxDF是符号°。

结尾

如果没有结果的话，检查接线，硬件，代码的问题，一步一步解决，一个问题一个问题地排除，最后一定会成功的。最后，附上本次小项目的全代码。

#include "mbed.h"
DigitalOut D_4(D6);
DigitalOut D_5(D5);
DigitalOut D_6(D3);
DigitalOut D_7(D2);
 
 
DigitalOut E(D9);
DigitalOut RW(D10);
DigitalOut RS(D11);
 
DigitalInOut dht11(D12);
DigitalOut Vcc(D13);
unsigned char rec_dat[11]={0};
unsigned char RH,RL,TH,TL;
 
BusOut data(D6,D5,D3,D2);//4位数据传输
void DHT11_start()
{
   dht11.output();
   dht11=1;
   wait_us(2);
   dht11=0;
   wait_us(20000);   //延时18ms以上
   dht11=1;
   wait_us(30);
   dht11.input();
}
unsigned char DHT11_rec_byte()      //接收一个字节
{
    unsigned char dat=0;
    for(int i=0;i<8;i++)    //从高到低依次接收8位数据
    {        
        while(dht11);  
        while(!dht11);  // 等待80us低电平过去
        wait_us(30);     //延时60us，如果还为高则数据为1，否则为0 
        dat<<=1;           //移位使正确接收8位数据，数据为0时直接移位
        
        if(dht11==1)    //数据为1时，使dat加1来接收数据1
        {
            dat+=1;
        }   
        while(dht11);  //等待数据线拉低    
    }  
    return dat;
}
void DHT11_receive()      //接收40位的数据
{
    unsigned char R_H,R_L,T_H,T_L,RH,RL,TH,TL,revise; 
 
    DHT11_start();
 
    if(dht11==0)
    {
        while(dht11==0);   //等待拉高     
        wait_us(80);  //拉高后延时80us
        
        R_H=DHT11_rec_byte();    //接收湿度高八位  
        R_L=DHT11_rec_byte();    //接收湿度低八位  
        T_H=DHT11_rec_byte();    //接收温度高八位  
        T_L=DHT11_rec_byte();    //接收温度低八位
        revise=DHT11_rec_byte(); //接收校正位
 
        wait_us(25);    //结束
 
        if((R_H+R_L+T_H+T_L==revise))
        {
            RH=R_H;
            RL=R_L;
            TH=T_H;
            TL=T_L;
        }
            
        
        /*数据处理，方便显示*/
        
        rec_dat[0]='0'+(RH/10);
        rec_dat[1]='0'+(RL%10);
        
        rec_dat[2]='R';
        rec_dat[3]='H';
        rec_dat[4]=' ';
        rec_dat[5]=' ';
        rec_dat[6]='0'+(TH/10);
        rec_dat[7]='0'+(TH%10);
        rec_dat[8]='.';
        rec_dat[9]='0'+(TL/10);
        rec_dat[10]=0xDF;
 
        
        
    }
 
}
 
void isbusy()
{
    unsigned char temp=0x80;
    RW=1;
    RS=0;
    data=0xff;
    do {
    
    E=1;
    temp=data;//读取端口
    E=0;
    }while (temp&0x80);
}
void enable()
{
    E=1;//拉到高电平
    thread_sleep_for(2);
    E=0;//拉到低电平
}
 
void display_to_COM(unsigned char value)
{
    
    isbusy();
    RS = 0;// 设置为低电平来写命令
    RW = 0;// 设置为写
    E=0;
    data = value/16;// 数值右移4位，发送高四位到引脚上
    thread_sleep_for(2);//延时一小会儿，让1602准备接收
    enable();// 发送
 
	data = value%16;// 数值跟0x0F相与，发送低四位
    thread_sleep_for(2);
    enable();// 发送
 
}
 
void display_to_LCD(unsigned char value)
{
    
    isbusy();
    RS = 1;// 设置为高电平来写数据
    RW = 0;// 设置为写
    E=0;
    data = value/16;// 数值右移4位，发送高四位
    thread_sleep_for(2);
    enable();// 发送
	data = value%16;// 数值跟0x0F相与，发送低四位
    thread_sleep_for(2);
    enable();// 发送
}
 
void LcdSetCursor(unsigned char x,unsigned char y)
{
    unsigned char addr;
    if(y==0)//由输入的屏幕坐标计算地址
        addr=0x00+x;
    if(y==1)
        addr=0x40+x;
    display_to_COM(addr|0x80);//设置RAM地址
}
 
void lcdShowStr(unsigned char x,unsigned char y, unsigned char *str)
{
    LcdSetCursor(x,y);//设置起始地址
    while(*str!='\0')
    {
        display_to_LCD(*str ++);//连续写入字符串数据，直到检测到结束符
    }
}
 
/*区域清除，清除从（x，y）坐标起始的len个字符位*/
void LcdAreaClear(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char len)
{
    LcdSetCursor(x,y);
    while(len--)
    {
        display_to_LCD(' ');
    }
}
//整屏清除
void LcdFullClear()
{
    display_to_LCD(0x01);
}
 
void LCD_init()
{
    display_to_COM(0x28);//16*2显示，5*8点阵，4位数据接口
    thread_sleep_for(20);
    display_to_COM(0x0f);//显示器开，光标开，闪烁开
    thread_sleep_for(20);
    display_to_COM(0x06);//文字不动，地址自动+1
    thread_sleep_for(20);
    display_to_COM(0x01);//清屏
    thread_sleep_for(20);
}
int main()
{
    Vcc=1;
    LCD_init();
    while(1)
   {   
        
       thread_sleep_for(15000);    //DHT11上电后要等待1S以越过不稳定状态在此期间不能发送任何指令
        DHT11_receive();
       thread_sleep_for(1500);
 
           lcdShowStr(0,0,rec_dat);
           thread_sleep_for(15000);
           
       
       
        thread_sleep_for(20);                  
   }
}

结果是这样的