初学者
10 分钟

使用 HS4001 和 STM32L496AG 实现高精度温度与相对湿度测量

面向工业与汽车应用的温湿度传感解决方案

Temp&Hum 27 Click with Discovery kit with STM32L496AG MCU

已发布 7月 31, 2025

点击板

Temp&Hum 27 Click

开发板

Discovery kit with STM32L496AG MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L496AG

在严苛环境中实现可靠的温湿度测量,具备快速响应与长期稳定性

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Temp&Hum 27 Click 基于 Renesas 的 HS4001,这是一款高性能的 MEMS 温湿度传感器,具有完全校准和温度补偿的数字输出,通过标准 I²C 接口实现通信。该板适用于各种工业与汽车应用场景,提供高精度、稳定可靠的温湿度测量。HS4001 具备 NIST 可溯源的出厂校准、符合 ISO/IEC 17025 的生产测试标准,并集成先进的传感器级保护,确保在长期使用中对环境应力、老化和挥发性化学物质具有良好的抵抗能力。其工作温度范围宽广,工业级支持 -40°C 至 +125°C,车规级支持 -40°C 至 +105°C;在 -10°C 至 +80°C 的关键区间内,典型精度为 ±1.5%RH(湿

度)和 ±0.2°C(温度)。支持多档可编程分辨率,最高达 14 位,典型湿度分辨率为 0.04%,典型湿度响应时间仅为 4 秒。这些特性使 Temp&Hum 27 Click 成为气候控制系统、HVAC、楼宇自动化、医疗仪器、气象监测、家电及便携式或数据记录设备的理想选择,尤其适用于受控与严苛环境下的应用。该板支持 MIKROE 最新推出的 Click Snap 结构设计,允许通过 PCB 预留断点将传感器区域独立分离,实现灵活部署。Snap 区域包含 1–8 引脚,可独立访问传感器信号,另设有固定螺丝孔,便于将传感器牢固安装在目标位置。Temp&Hum 27 Click 通过 I²C 接口与主控

MCU 通信,支持最高 400kHz 的通信速率,确保数据传输高效稳定。除通信引脚外,板载还设有一个 ALERT(ALR)引脚,用于在周期测量模式下指示测量数据就绪,或触发主控 MCU 的中断,以便在温度或湿度超出设定范围时执行相应动作。为实现对 HS4001 的启用与禁用,该板集成了 Analog Devices 的 MAX40200 电源开关芯片,通过 EN 引脚控制传感器供电。该 Click 板仅支持 3.3V 逻辑电平,如需与其他逻辑电平的 MCU 搭配使用,须进行电平转换。此外,该板配套提供易于使用的软件库和示例代码,便于用户快速开发与集成。

Temp&Hum 27 Click hardware overview image

功能概述

开发板

32L496GDISCOVERY Discovery 套件是一款功能全面的演示和开发平台,专为搭载 Arm® Cortex®-M4 内核的 STM32L496AG 微控制器设计。该套件适用于需要在高性能、先进图形处理和超低功耗之间取得平衡的应用,支持无缝原型开发,适用于各种嵌入式解决方案。STM32L496AG 采用创新的节能架构,集成

了扩展 RAM 和 Chrom-ART 图形加速器,在提升图形性能的同时保持低功耗,使其特别适用于音频处理、图形用户界面和实时数据采集等对能效要求较高的应用。为了简化开发流程,该开发板配备了板载 ST-LINK/V2-1 调试器/编程器,提供即插即用的调试和编程体验,使用户无需额外硬件即可轻松加载、调

试和测试应用程序。凭借低功耗特性、增强的内存能力以及内置调试工具,32L496GDISCOVERY 套件是开发先进嵌入式系统、实现高效能解决方案的理想选择。

Discovery kit with STM32L496AG MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32L496AG Image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

169

RAM (字节)

327680

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
ID COMM
PG11
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Device Enable
PA0
PWM
Alert Interrupt
PH2
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB7
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Temp&Hum 27 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Discovery kit with STM32H750XB MCU front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Discovery kit with STM32L496AG MCU作为您的开发板开始。

Discovery kit with STM32H750XB MCU front image hardware assembly
Thermo 21 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Thermo 21 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product7 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Discovery kit with STM32H750XB MCU NECTO MCU Selection Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto image step 11 hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

Temp&Hum 27 Click 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。

示例描述
本示例演示了如何使用 Temp&Hum 27 Click 板,通过周期性测量读取环境温度和相对湿度数值。设备初始化并以 1Hz 频率启动周期测量模式后,应用程序会等待 ALERT 引脚拉低以指示数据就绪,然后将测量结果记录并通过 USB UART 输出。

关键功能:

  • temphum27_cfg_setup - 初始化 Click 配置结构体为默认值。

  • temphum27_init - 初始化使用该 Click 板所需的所有引脚与外设。

  • temphum27_get_alert_pin - 读取 ALR(ALERT)引脚的逻辑电平状态

  • temphum27_start_periodic_meas - 配置并启动指定频率下的周期性测量模式。

  • temphum27_read_data_periodic - 在周期性测量模式下读取温度和/或湿度数据。

  • temphum27_read_sensor_id - 读取唯一的 32 位传感器 ID。

应用初始化
初始化日志系统和 Click 板驱动,重置设备,读取并记录传感器 ID,然后以每秒一次的速率启动周期性测量。

应用任务
等待 ALERT 引脚拉低,表示新测量数据已就绪,然后读取温度与湿度值并通过 USB UART 进行日志输出。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief TempHum 27 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the TempHum 27 Click board by reading ambient temperature
 * and relative humidity values using periodic measurements. After initializing the device and 
 * starting the periodic mode at 1 Hz, the application waits for the ALERT pin to indicate data 
 * readiness and then logs the measurements to the USB UART terminal.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the logger and the Click driver, resets the device, reads and logs the sensor ID, 
 * and starts periodic measurements with a 1-second output rate.
 *
 * ## Application Task
 * Waits for the ALERT pin to go low indicating new measurement data is available, then reads 
 * and logs the temperature and humidity values.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "temphum27.h"

static temphum27_t temphum27;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    temphum27_cfg_t temphum27_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_cfg.is_interrupt = false;
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    temphum27_cfg_setup( &temphum27_cfg );
    TEMPHUM27_MAP_MIKROBUS( temphum27_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == temphum27_init( &temphum27, &temphum27_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    uint32_t sensor_id = 0;
    if ( TEMPHUM27_ERROR == temphum27_read_sensor_id ( &temphum27, &sensor_id ) )
    {
        log_error( &logger, " Sensor ID read." );
        for ( ; ; );
    }
    log_printf ( &logger, " Sensor ID: 0x%.8LX\r\n", sensor_id );

    if ( TEMPHUM27_OK == temphum27_start_periodic_meas ( &temphum27, TEMPHUM27_PERIODIC_FREQ_1S ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Periodic measurement started with 1Hz output\r\n" );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float temperature = 0;
    float humidity = 0;

    // Wait for a periodic data ready (alert pin falling edge)
    while ( !temphum27_get_alert_pin ( &temphum27 ) );
    while ( temphum27_get_alert_pin ( &temphum27 ) );

    if ( TEMPHUM27_OK == temphum27_read_data_periodic ( &temphum27, &temperature, &humidity ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Temperature: %.2f degC\r\n", temperature );
        log_printf ( &logger, " Humidity: %.2f %%RH\r\n\n", humidity );
    }
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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