实践案例丨利用小熊派开发板获取土壤湿度传感器的ADC值

摘要：一文带你用小熊派开发板动手做土壤湿度传感器。

一、实验准备

1.实验环境

一块stm32开发板（推荐使用小熊派），以及数据线
已经安装STM32CubeMX
已经安装KeilMDK,并导入stm32开发板对应的芯片包（小熊派使用的是STM32L431RCT6）
准备一个串口调试助手，我使用的是UartAssist（包含在附件中）
一个土壤湿度传感器模块

2.目标效果

通过CubeMX创建工程并配置参数
获取stm32以硬件IIC获取SHT20传感器值（通过SHT20数据手册转化）
串口1重定向输出土壤湿度值

二、通过CubeMX生产MDK工程

A.芯片选择

打开CubeMX,进入芯片选择：

选择自己的stm32芯片（即STM32L431RCT6）：

B.时钟源RCC设置

更改系统时钟源

系统时钟默认使用内部的高速时钟（HSI），选择使用HSE，时钟更精确

设置外部时钟对应的端口

配置时钟树

STM32L431RCT6系统时钟最大可以为80MHz，我们配置到最大即可

C.参数配置（对应端口设置）

1）配置USART1

使用USART,模式为异步，波特率为115200，无硬件流控制

2)配置ADC通道

知识补充：ADC,模拟-数字转换器，可以将连续变化的模拟信号转化为离散的数字信号。其中，小熊派的ADC1的通道三已经被引出，即PC2

打开ADC1通道3

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3）配置adc

我们保持默认即可：

D.工程设置

一些基础的设置，包括工程名、存储位置、工程环境、工程中各个文件的组成

E.生成代码

三、代码补充

1. 串口1输出重定向

我们知道printf是打印函数，原理是根据传入的字符串参数格式化打印输出到stdout中。我们需要让printf打印到串口之中，只需要在usart.c文件中模仿printf写一个输出函数即可

在添加头文件

/* USER CODE BEGIN 0 */

#include <stdarg.h>

#include <string.h>

#include <stdio.h>

/* USER CODE END 0 */

写输出函数

/* USER CODE BEGIN 1 */

void UsartPrintf(UART_HandleTypeDef *huart, char *fmt,...)

{

    unsigned char UsartPrintfBuf[296];

    va_list ap;

    unsigned char *pStr = UsartPrintfBuf;

    va_start(ap, fmt);

    vsprintf((char *)UsartPrintfBuf, fmt, ap);    //格式化

    va_end(ap);

    while(*pStr != 0)

    {

        USART1->TDR = *pStr++;

        while((USART1->ISR & 0x40)  == 0);

    }

}

//使用方法:UsartPrintf(&huart1,"hello world\r\n");

/* USER CODE END 1 */

注意：自己添加的代码，需要在begin和end之间

2. 读取传感器ADC值

我们获取传感器adc的值，通过在实验室多次测量不同土壤湿度的ADC值，来表示土壤湿润程度

主函数代码

 while (1)

  {

    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */

      HAL_ADC_Start(&hadc1); //开启ADC1

      HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,50); //等待ADC转化完成

      for(num=0;num<20;num++)

      {

        AD_Value += HAL_ADC_GetValue(&hadc1);

      }

      AD_Value = AD_Value/20;  //ADC转换的数据20次的平均值

      UsartPrintf(&huart1,"ADC20次获取的平均值值为：%d\r\n",AD_Value);

    Temperature = ((int16_t)(AD_Value-*TEMP30_CAL_ADDR)*1.0/(int16_t)(*TEMP130_CAL_ADDR-*TEMP30_CAL_ADDR))+30;

    UsartPrintf(&huart1,"Temperature is %.2f °\r\n",Temperature); //

          //UsartPrintf(&huart1,"%d\r\n",*TEMP130_CAL_ADDR);

          //UsartPrintf(&huart1,"%d\r\n",*TEMP30_CAL_ADDR);

  }

代码很简单，但是如果我们需要获取更精确的值，可以加入各种滤波算法。然后根据实验值，判断土壤湿润程度。

我通过实验发现，在空气中获取的值为1300左右，包上湿润的餐巾纸后，值为两位数以下。
因此我们可以粗略判断，土壤越湿度，值越小；相反，土壤越干，值越大。

四、编译+下载

点击编译后，0 error,0 warning

小熊派连接在电脑上，代码下载到开发板

五、效果

1.将小熊派串口1和电脑相连，即拨到 AT-MUC,按下复位键

2.打开串口调试助手

连接端口，设置波特率为115200

可以看到，在空气中获取的值为1200-1300；此时，我们不仅掌握了ADC的使用，还掌握了土壤湿度传感器的使用

附件中包含本文工程文件（cubemx + keilMDK）

附件：BearPiToSoil.zip

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