基于I2C/SPI温湿度采集与OLED显示

嵌入式第10-11周作业

2、温湿度传感器的数据采集和串口输出
三、OLED屏幕显示和点阵编码原理
- 1.OLED定义和优势
- 2.OLED模块显示原理
- 3.点阵编码原理
- 4.SPI协议
四、OLED屏显示例
- 1.显示姓名学号
- 2.滚动显示
- 3.OLED显示温湿度采集
五、总结
六、参考文献

一、I2C总线通信协议

1.I2C协议简介

I2C 通讯协议(Inter－Integrated Circuit)是由Phiilps由于引脚少，硬件实现简单，可扩展性强USART、CAN外部收发设备的外部收发设备现在广泛应用于系统中的多个集成电路(IC)间的通讯。

2.什么是软件？I2C”和“硬件I2C”

硬件I2C对应芯片I2C没有相应的外设I2C驱动电路，它使用的I2C管脚也是专用的，其效率远高于软件I2C；硬件I2C一般比较稳定，但是程序比较繁琐，硬件比较复杂I2C直接调用寄存器
软件I2C一般是使用GPIO管脚用软件控制，模拟管脚状态I2C通信波形，模拟I2C协议时序。

3.硬件II2C和软件I2C有什么区别

所谓硬件I2C对应芯片I2C外设，有相应的I2C驱动电路，它使用的I2C管脚也是专用的；软件I2C一般是用GPIO管脚用软件控制，模拟管脚状态I2C通信波形。硬件I2C软件的效率远高于软件I2C接口灵活，因为不受管脚限制。

模拟I2C 是通过GPIO，软件模拟寄存器的工作模式，硬件(固件)I2C直接调用内部寄存器配置。如果要看具体的硬件，可以看芯片手册。因为固件I2C端口是固定的，所以会有区别。

如何区分它们

可以看底层配置，比如IO如果配置了口配置IO口的功能（IIC功能)即固件IIC，否则就是模拟
可以看IIC写函数，看看里面有木头调用现成函数或给寄存器赋值。如果是这样，一定是固件IIC功能，如果没有，必须是数据bit一个bit模拟发生发送，必须使用循环，即模拟。
根据代码量，模拟的代码量必须大于固件。
硬件IIC复杂的用法，模拟IIC流程更清晰。
硬件IIC速度比模拟快，可以使用DMA
模拟IIC它可以在任何管脚上，而硬件只能在固定管脚上。

软件i2c是程序员使用程序控制SCL,SDA线输出高低电平，模拟i2c协议的顺序。一般比硬件好。i2c稳定，但程序繁琐，但不难。

硬件i2c只需调用程序员i2c控制函数可以不直接控制SCL,SDA高低电平的输出。但是有些单片机的硬件i2c不稳定，调试问题多。

2、温湿度传感器的数据采集和串口输出

源文件：链接：https://pan.baidu.com/s/1uPcNv1gWT2zi0AOEWCPyjg 提取码：2817

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温度升高：

三、OLED屏幕显示和点阵编码原理

1.OLED定义和优势

OLED，即有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode），也叫有机电激光显示（Organic Electroluminesence Display， OELD）。OLED由于具有自发光、无背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、柔性面板、使用温度范围广、结构简单、工艺简单等优良特点，被认为是下一代平面显示器的新兴应用技术。OLED显示技术具有自发光的特点，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当电流通过时，这些有机材料会发光，OLED显示屏视角大，节能。

2.OLED模块显示原理

OLED它本身没有显存，它的显存取决于它SSD1306提供(后来解释)TFTLCD自带显存，利用本身FSMC控制)。而SSD1306提供显存，芯片具体说明见下文。SSD1306显存共128_64bit大小，SSD将这些显存分为8页。每页包含128个字节，共8页，正好是128页_64点阵大小。

在STM32内部建立缓存(共128*8字节)，每次修改，只是修改STM32上的缓存(实际上是SRAM），修改后，一次性修改STM将32上的缓存数据写入OLED的GRAM。

3.点阵编码原理

上一篇博客定义了点阵汉字的读取和显示

4.SPI协议

SPI是串行外设界面（Serial Peripheral Interface）缩写是一种高速、全双工、同步通信总线，芯片管脚只占用四条线，节省了芯片管脚，同时也是PCB由于这种简单易用的特点，越来越多的芯片集成了这种通信协议.

四、OLED屏显示例

1.显示姓名学号

根据制造商提供的信息和程序 0.96inch SPI OLED Module 0.96寸SPI_OLED模块配套数据包连接显示屏和板
汉字取模名称用软件取汉字
将获得的存储代码放入gui.c下的oledfont.h的16*16处 在字符串前加文字否则就无法识别

  0x10,0x00,0x11,0xF8,0x10,0x10,0x10,0x20,0xFC,0x40,0x10,0x80,0x31,0xFE,0x38,0x92,   0x54,0x92,0x54,0x92,0x91,0x12,0x11,0x22,0x12,0x22,0x14,0x42,0x10,0x94,0x11,0x08,      0x40,0x00,0x4D,0xFE,0x70,0x20,0x44,0x40,0x45,0xFC,0xD,0x04,0x01,0x24,0x0D,0x24,
  0x71,0x24,0x11,0x24,0xFF,0x24,0x11,0x44,0x38,0x50,0x54,0x88,0x91,0x04,0x12,0x02,

实现显示代码

void TEST_MainPage(void)

{	
	GUI_ShowCHinese(28,20,16,"杨颖",1);
	//GUI_ShowString(40,32,"64X128",16,1);
	GUI_ShowString(4,48,"631907060126",16,1);
	//GUI_ShowString(4,48,"www.lcdwiki.com",16,1);
	delay_ms(1500);		
	delay_ms(1500);
}

main函数

int main(void)
{	
	delay_init();	    	       //延时函数初始化	  
	OLED_Init();			         //初始化OLED  
	OLED_Clear(0);             //清屏（全黑）
	while(1) 
	{	
		TEST_MainPage();         //界面显示
	}
}

结果

2.滚动显示

水平左右移

OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD);        //关闭滚动
OLED_WR_Byte(0x26,OLED_CMD);        //水平向左或者右滚动 26/27
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //起始页 0
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //滚动时间间隔
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //终止页 7
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD);        //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD);        //开启滚动

垂直和水平滚动

OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD);        //关闭滚动
OLED_WR_Byte(0x26,OLED_CMD);        //水平向左或者右滚动 26/27
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //起始页 0
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //滚动时间间隔
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //终止页 7
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD);        //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD);        //开启滚动

汉字取模

  0x01,0x00,0x01,0x00,0x7F,0xFC,0x01,0x00,0x3F,0xF8,0x02,0x00,0xFF,0xFE,0x08,0x20,
  0x10,0x10,0x2F,0xE8,0xC8,0x26,0x08,0x20,0x0F,0xE0,0x08,0x20,0x08,0x20,0x0F,0xE0,/*"春",0*/
  0x00,0x00,0x3F,0xF0,0x20,0x10,0x20,0x10,0x28,0x50,0x24,0x50,0x22,0x90,0x22,0x90,
  0x21,0x10,0x21,0x10,0x22,0x90,0x22,0x92,0x24,0x4A,0x48,0x4A,0x40,0x06,0x80,0x02,/*"风",1*/
  0x10,0x90,0x10,0x90,0x10,0x90,0x12,0x92,0xFD,0x94,0x10,0x98,0x30,0x90,0x39,0x98,
  0x56,0x94,0x54,0x92,0x90,0x90,0x10,0x90,0x11,0x12,0x11,0x12,0x12,0x12,0x14,0x0E,/*"桃",2*/
  0x01,0x00,0x01,0x00,0x7F,0xFC,0x03,0x80,0x05,0x40,0x09,0x20,0x31,0x18,0xC1,0x06,
  0x0F,0xE0,0x00,0x40,0x00,0x80,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x01,0x00,0x05,0x00,0x02,0x00,/*"李",3*/
  0x08,0x20,0x08,0x20,0xFF,0xFE,0x08,0x20,0x00,0x00,0x08,0x88,0x08,0x90,0x10,0xA0,
  0x30,0xC0,0x50,0x80,0x91,0x80,0x12,0x82,0x14,0x82,0x10,0x82,0x10,0x7E,0x10,0x00,/*"花",4*/
  0x00,0x00,0x7F,0xFC,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0xFF,0xFE,
  0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x10,0x20,0x10,0x20,0x20,0x20,0x40,0x20,/*"开",5*/
  0x02,0x00,0x01,0x00,0xFF,0xFE,0x08,0x80,0x08,0x80,0x10,0xF8,0x11,0x08,0x31,0x48,
  0x52,0x28,0x95,0x10,0x11,0x10,0x10,0xA0,0x10,0x40,0x10,0xA0,0x11,0x18,0x16,0x06,/*"夜",6*/

mian函数

#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "oled.h"
#include "gui.h"
#include "test.h"
int main(void)
{	
	delay_init();	    	       //延时函数初始化	  
	NVIC_Configuration(); 	   //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级 	
	OLED_Init();			         //初始化OLED  
	OLED_Clear(0);             //清屏（全黑）
	OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD);        //关闭滚动
    OLED_WR_Byte(0x27,OLED_CMD);        //水平向左或者右滚动 26/27
    OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //起始页 0
	OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //滚动时间间隔
	OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //终止页 7
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
	OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD);        //虚拟字节
	TEST_MainPage();
	OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD);        //开启滚动
}

显示数据

void TEST_MainPage(void)
{	
	//GUI_ShowString(28,0,"Harriet",16,1);
	GUI_ShowCHinese(10,20,16,"春风桃李花开夜",1);
	//GUI_ShowString(40,32,"64X128",16,1);
	delay_ms(1500);		
	delay_ms(1500);
}

结果

3.OLED显示温湿度采集

显示温湿度的代码

void read_AHT20(void)
{
	uint8_t   i;
	for(i=0; i<6; i++)
	{
		readByte[i]=0;
	}

	//-------------
	I2C_Start();

	I2C_WriteByte(0x71);
	ack_status = Receive_ACK();
	readByte[0]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[1]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[2]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[3]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[4]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[5]= I2C_ReadByte();
	SendNot_Ack();
	//Send_ACK();

	I2C_Stop();

	//--------------
	if( (readByte[0] & 0x68) == 0x08 )
	{
		H1 = readByte[1];
		H1 = (H1<<8) | readByte[2];
		H1 = (H1<<8) | readByte[3];
		H1 = H1>>4;

		H1 = (H1*1000)/1024/1024;

		T1 = readByte[3];
		T1 = T1 & 0x0000000F;
		T1 = (T1<<8) | readByte[4];
		T1 = (T1<<8) | readByte[5];

		T1 = (T1*2000)/1024/1024 - 500;

		AHT20_OutData[0] = (H1>>8) & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[1] = H1 & 0x000000FF;

		AHT20_OutData[2] = (T1>>8) & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[3] = T1 & 0x000000FF;
	}
	else
	{
		AHT20_OutData[0] = 0xFF;
		AHT20_OutData[1] = 0xFF;

		AHT20_OutData[2] = 0xFF;
		AHT20_OutData[3] = 0xFF;
		printf("lyy");

	}
	/*通过串口显示采集得到的温湿度
	printf("\r\n");
	printf("温度:%d%d.%d",T1/100,(T1/10)%10,T1%10);
	printf("湿度:%d%d.%d",H1/100,(H1/10)%10,H1%10);
	printf("\r\n");*/
	t=T1/10;
	t1=T1%10;
	a=(float)(t+t1*0.1);
	h=H1/10;
	h1=H1%10;
	b=(float)(h+h1*0.1);
	sprintf(strTemp,"%.1f",a);   //调用Sprintf函数把DHT11的温度数据格式化到字符串数组变量strTemp中  
    sprintf(strHumi,"%.1f",b);    //调用Sprintf函数把DHT11的湿度数据格式化到字符串数组变量strHumi中  
	GUI_ShowCHinese(16,00,16,"温湿度显示",1);
	GUI_ShowCHinese(16,20,16,"温度",1);
	GUI_ShowString(53,20,strTemp,16,1);
	GUI_ShowCHinese(16,38,16,"湿度",1);
	GUI_ShowString(53,38,strHumi,16,1);
	delay_ms(1500);		
	delay_ms(1500);
}

添加点阵字

	"温",0x00,0x00,0x23,0xF8,0x12,0x08,0x12,0x08,0x83,0xF8,0x42,0x08,0x42,0x08,0x13,0xF8,
  0x10,0x00,0x27,0xFC,0xE4,0xA4,0x24,0xA4,0x24,0xA4,0x24,0xA4,0x2F,0xFE,0x00,0x00,/*"温",0*/
	"度",0x01,0x00,0x00,0x80,0x3F,0xFE,0x22,0x20,0x22,0x20,0x3F,0xFC,0x22,0x20,0x22,0x20,
  0x23,0xE0,0x20,0x00,0x2F,0xF0,0x24,0x10,0x42,0x20,0x41,0xC0,0x86,0x30,0x38,0x0E,/*"度",0*/
	"湿",0x00,0x00,0x27,0xF8,0x14,0x08,0x14,0x08,0x87,0xF8,0x44,0x08,0x44,0x08,0x17,0xF8,
  0x11,0x20,0x21,0x20,0xE9,0x24,0x25,0x28,0x23,0x30,0x21,0x20,0x2F,0xFE,0x00,0x00,/*"湿",0*/
	"显",0x00,0x00,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x10,0x10,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x10,0x10,0x1F,0xF0,
  0x04,0x40,0x44,0x44,0x24,0x44,0x14,0x48,0x14,0x50,0x04,0x40,0xFF,0xFE,0x00,0x00,/*"显",0*/
	"示",0x00,0x00,0x3F,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0xFE,0x01,0x00,
  0x01,0x00,0x11,0x10,0x11,0x08,0x21,0x04,0x41,0x02,0x81,0x02,0x05,0x00,0x02,0x00,/*"示",0*/

mian函数

#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "bsp_i2c.h"
#include "sys.h"

#include "oled.h"
#include "gui.h"
#include "test.h"

int main(void)
{	
	delay_init();	    	       //延时函数初始化    	  
	uart_init(115200);	 
	IIC_Init();
		  
	NVIC_Configuration(); 	   //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级 	
	OLED_Init();			         //初始化OLED  
	OLED_Clear(0); 
	while(1)
	{
		//printf("温度湿度显示");
		read_AHT20_once();
		OLED_Clear(0); 
		delay_ms(1500);
  }
}

结果：

五、总结

这次实验了解了I2C总线通信协议，学习了如何使用STM32F103完成基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集并输出；了解了OLED屏显的一些原理和命令，无论是采集温度还是利用显示屏进行一些文字的显示，包括显示效果，都很有意思。由于有老师提供的学姐的部分代码，让我的整个实验过程中没有遇到太多的问题。

六、参考文献

stm32通过I2C接口实现温湿度（AHT20）的采集

基于STM32的0.96寸OLED显示屏显示数据

硬件II2C和软件I2C有什么区别

第23章 I2C—读写EEPR

温湿度传感器采集

OLED 显示模块（原理讲解、STM32实例操作）

汉字点阵字库原理

0.96寸OLED在STM32f103上实现滚动显示长字符

SSD1306(OLED驱动芯片)指令详解

本文转自 https://blog.csdn.net/zjszd/article/details/121478963，如有侵权，请联系删除。

资讯详情

基于I2C/SPI的温湿度采集与OLED显示