开发者LT的博客
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STM32番外篇——oled温湿度计

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本文字数： 4.7k 阅读时长 ≈ 4 分钟
番外篇综合实战：把前几篇学的 I2C 读传感器（AHT20 温湿度）和 OLED 显示（CH1116 驱动库）组合起来，做出一台能实时显示温度湿度的温湿度计。

从上一篇到这篇

上篇我们点亮了 OLED 屏幕（CH1116 驱动芯片 + 波特律动驱动库，学了页/列寻址、取模、帧缓冲）；再往前，我们学会了用 I2C 读 AHT20 温湿度传感器

学完这两个，把 AHT20 的数据直接显示在 OLED 上，就是一台温湿度计。

和上一篇的区别 上一篇（OLED） 本篇（温湿度计）
总线上挂几个从机 1 个（OLED，0x7A） 2 个（AHT20，0x70 + OLED，0x7A）
数据方向 只写屏幕 读传感器 + 写屏幕
关键新知识 显存、取模 多从机共线、sprintf 浮点、组合工程

硬件原理：一条总线，两个从机

温湿度计的系统组成

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            │         STM32F103          │
            │   (72MHz, I2C1 快速模式)    │
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                         │ I2C1: SCL=PB6  SDA=PB7
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│  AHT20 传感器    │             │  OLED 屏幕      │
│ 地址 0x70       │             │  地址 0x7A      │
│ 读温度+湿度      │             │  显示文字/图形    │
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新知识点：I2C 总线的”多从机共线”

之前我们只在一根 I2C 总线上挂过一个设备。I2C 天生支持一条总线上挂多个从机——只要每个从机的7 位地址不同即可：

  • AHT20 的 I2C 地址是 0x70
  • OLED（CH1116）的 I2C 地址是 0x7A

类比：I2C 总线像一根”电话线”，从机是”座机”，地址是”电话号码”。STM32 给 0x70 打电话，AHT20 应答；给 0x7A 打电话，OLED 应答。互不干扰。

主设备发送数据时，第 8 位是读/写标志位，所以实际发送的字节是 地址<<1 | R/W——但 HAL 库的 HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 地址, ...) 已经帮我们处理了移位，直接填 0x70 / 0x7A 就行。

两个设备共用总线还有个细节：AHT20 是”读”（MCU 收数据），OLED 是”写”（MCU 发数据）——一读一写，总线在时间上分时使用，不会冲突。

CubeMX 配置

配置和上篇 OLED 完全一样（SYS 的 Debug 选 Serial Wire、RCC 开 HSE、时钟树改 72MHz）

设置项 值 说明
I2C1 开关 I2C（快速模式） 学习板上温湿度模块与 OLED 都挂在 I2C1 上
Clock Speed 400000 快速模式 400kHz，比默认 100kHz 快 4 倍，刷屏更流畅

时钟树 72MHz 的配置和上一篇 OLED 博客完全一致（先 RCC 开 HSE，再把 HCLK 改成 72MHz），这里不再重复截图，可参考 上一篇：OLED屏幕。

另外别忘了 Project Manager → Code generator → 勾选 **”为每个外设生成一对 .c/.h 文件”**，方便我们后续手动添加驱动文件。

实操步骤

  1. CubeMX 新建工程：选芯片（学习板是 STM32F103C8T6）→ SYS 的 Debug 选 Serial Wire → RCC 开 HSE（Crystal/Ceramic Resonator）→ 时钟树改 72MHz → I2C1 开快速模式 → 生成代码

  2. 下载 OLED 驱动：打开波特律动文档站 → 驱动库 → 下载 CH1116 版 OLED 驱动 → 解压后把 oled.c、font.c 复制到 Core/Src/，oled.h、font.h 复制到 Core/Inc/

  3. 下载 AHT20 驱动：同样在驱动库下载 AHT20 驱动 → aht20.c → Core/Src/，aht20.h → Core/Inc/

  4. 修改 CMakeLists.txt（VS Code 工程专属，漏了会报 undefined reference）：在 target_sources 中手动添加三个驱动文件，并在末尾加上浮点格式化链接参数（否则 %.1f 小数显示不出来，原因见下文”代码讲解·sprintf”）：

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    target_sources(${CMAKE_PROJECT_NAME} PRIVATE
        Core/Src/font.c
        Core/Src/oled.c
        Core/Src/aht20.c
    )
    target_link_options(${CMAKE_PROJECT_NAME} PRIVATE -u _printf_float)

  5. 编写 main.c：按下面的”核心代码”部分填写

  6. 中文取模：用波特律动取模助手输入”温湿度计”等文字 → 生成 16×16 字模 → 粘贴到 font.c 的字模数组中

  7. 编译烧录：cmake --build build 编译，成功后用 ST-Link 烧录

核心代码（main.c）

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/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "oled.h"
#include "aht20.h"
#include <stdio.h>        // sprintf 需要
/* USER CODE END Includes */

/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_Delay(20);            // OLED 上电比 STM32 慢，等它"睡醒"
OLED_Init();              // 初始化屏幕
AHT20_Init();             // 初始化传感器
float tem, humi;          // 存放温度、湿度
char message[50];         // 存放格式化后的字符串
/* USER CODE END 2 */

/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
  AHT20_Measure();                    // 触发一次测量
  tem = AHT20_Temperature();          // 取温度
  humi = AHT20_Humidity();            // 取湿度

  OLED_NewFrame();                    // 新建一帧画面（清空显存）
  OLED_PrintString(0, 0, "温湿度计", &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);   // 标题（中文）

  sprintf(message, "T:%.1f", tem);    // 格式化：保留 1 位小数
  OLED_PrintString(32, 16, message, &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);      // 温度

  sprintf(message, "H:%.1f", humi);   // 湿度同理
  OLED_PrintString(32, 32, message, &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);
  OLED_ShowFrame();                   // 把这一帧刷到屏幕上

  HAL_Delay(1000);                    // 1 秒刷新一次，不用刷太快
}
/* USER CODE END WHILE */

代码讲解

1. 初始化：先屏幕后传感器

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HAL_Delay(20);
OLED_Init();
AHT20_Init();
  • **HAL_Delay(20)**：OLED 上电速度比单片机慢，立刻初始化可能没响应，先等 20ms
  • OLED_Init()：发一串 CH1116 初始化指令（关显示 → 设页/列 → 开电荷泵 → 开显示）
  • AHT20_Init()：上电等 40ms，读状态寄存器，若 bit3 为 0（未校准）则发送 0xBE 校准命令

2. 主循环：读一次，画一帧，刷一次

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AHT20_Measure();          // ① 触发测量
tem = AHT20_Temperature();
humi = AHT20_Humidity();

AHT20 驱动内部：发送测量命令 {0xAC, 0x33, 0x00} → HAL_Delay(75) 等转换完成 → 读回 6 字节 → 用移位拼出 20 位湿度、20 位温度原始值 → 套换算公式：

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Humidity = humi * 100 / (1 << 20);            // 20bit 湿度：0~2^20 映射到 0~100%
Temperature = temp * 200 / (1 << 20) - 50;    // 20bit 温度：映射到 -50~150℃

3. 显示：帧缓冲三板斧

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OLED_NewFrame();                                                  // 清空显存
OLED_PrintString(0, 0, "温湿度计：", &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);
...
OLED_ShowFrame();                                                 // 刷屏

OLED_PrintString 是驱动库封装好的”画字”函数，它会把每个字符/汉字去 font.c 里查字模，逐字节写入 1KB 的显存 OLED_GRAM。注意三个细节：

  • 中文必须存在于 font.c 的字模里（用取模助手生成后粘贴进去），不能随便写
  • 字体变量要取地址 &font16x16
  • 坐标：标题在 (0,0)，温度在 (32,16)，湿度在 (32,32)——16×16 字体一行 16 像素高，错开 16 像素正好不重叠

4. sprintf：把数字变成字符串

OLED 只能显示字符，不能直接显示数字，所以要把 float 转成字符串：

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sprintf(message, "T:%.1f", tem);
  • %.1f：保留一位小数的浮点格式，比如 28.3
  • newlib-nano 默认不链接浮点格式化代码（为了省 Flash）——编译不报错，但 %f 显示空白/0.0，需要在 CMakeLists.txt 加一行 -u _printf_float 强制拉回（见实操步骤第 4 步）
  • message 是 char[50]——必须用 char 数组，不能用 uint8_t，否则 sprintf 的类型警告烦死你

数据流全链路

从传感器读数到屏幕亮字，完整走一遍：

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AHT20 内部寄存器（温度20bit/湿度20bit）
   │ ① AHT20_Measure() 发送 0xAC 测量命令，等待 75ms
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HAL_I2C_Master_Receive 读回 6 字节（从机 0x70）
   │ ② 移位拼接 + 换算公式（×100/2²⁰、×200/2²⁰-50）
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float tem/humi（程序内存）
   │ ③ sprintf("T:%.1f") 格式化
   ▼
char message[50] 字符串
   │ ④ OLED_PrintString 查 font.c 字模表（16×16 点阵）
   ▼
OLED_GRAM 显存（128×8 字节帧缓冲）
   │ ⑤ OLED_ShowFrame 遍历显存
   ▼
HAL_I2C_Master_Transmit（从机 0x7A，0x40 数据门牌）
   │ ⑥ CH1116 芯片按页/列寻址点亮像素
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OLED 屏幕显示「温湿度计：T:28.3 H:65.2」

总结：传感器读原始数据 → 解析成物理量 → 格式化字符串 → 查字模写显存 → 刷屏点亮

编译 & 烧录

老样子，此处不再赘述。

效果展示

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总结

和上一篇（OLED）相比，本篇没有新外设，但把 I2C 的”读”与”写”、驱动库的”画字”与”刷屏”组合成了真正有用的东西。

参考资源