基于STM32+SHT30設計的環(huán)境溫度與濕度檢測系統(tǒng)(IIC模擬時序)

一、項目功能介紹

當前介紹基于STM32F103ZCT6芯片設計的環(huán)境溫度與濕度檢測系統(tǒng)設計過程。當前系統(tǒng)通過SHT30溫濕度傳感器采集環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)，并通過模擬IIC時序協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸到STM32芯片上。然后，STM32芯片通過處理這些數(shù)據(jù)并將它們顯示在0.91寸OLED顯示屏上，以便用戶能夠方便地觀察環(huán)境溫度和濕度的變化情況。

系統(tǒng)的主控芯片采用了STM32F103ZCT6，這是一款高性能的32位ARM Cortex-M3微控制器，具有豐富的外設和存儲器資源，可滿足各種應用的需求。溫濕度檢測傳感器采用了SHT30，這是一款高精度的數(shù)字式溫濕度傳感器，具有快速響應、低功耗、高可靠性等特點。

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示，系統(tǒng)采用了0.91寸OLED顯示屏，驅動芯片是SSD1306，接口是IIC協(xié)議。OLED顯示屏也是通過模擬IIC時序進行驅動，這種方式具有簡單、可靠、低功耗等優(yōu)點。

（1）開發(fā)板連接SHT30實物圖

（2）OLED顯示屏

（3）測量的溫度濕度串口打印

二、設計思路

2.1 系統(tǒng)硬件設計

主控芯片采用STM32F103ZCT6，該芯片具有72MHz主頻，具有豐富的外設資源，包括多個定時器、多個串口、多個I2C接口等。溫濕度傳感器采用IIC接口的SHT30，該傳感器具有高精度、低功耗、數(shù)字輸出等特點，可提供溫度和濕度數(shù)據(jù)。OLED顯示屏采用0.91寸OLED顯示屏，驅動芯片是SSD1306，接口也是是IIC協(xié)議。

2.2 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件設計采用STM32CubeMX和Keil MDK-ARM工具進行開發(fā)。

實現(xiàn)步驟：

（1）使用STM32CubeMX進行芯片引腳配置和初始化代碼生成。

（2）編寫SHT30溫濕度傳感器的IIC通信驅動程序。

（3）編寫SSD1306 OLED顯示屏的IIC通信驅動程序。

（4）編寫溫濕度檢測程序，通過SHT30傳感器讀取溫度和濕度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示在OLED顯示屏上。

（5）編寫主程序，將以上各個程序整合在一起，并進行系統(tǒng)初始化和數(shù)據(jù)處理。

2.3 系統(tǒng)實現(xiàn)

（1）系統(tǒng)硬件實現(xiàn)

系統(tǒng)硬件實現(xiàn)包括主控板、SHT30傳感器模塊和OLED顯示屏模塊。主控板上連接了STM32F103ZCT6主控芯片和IIC總線電路，SHT30傳感器模塊和OLED顯示屏模塊通過IIC總線連接到主控板上。

（2）系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

系統(tǒng)軟件實現(xiàn)主要包括SHT30傳感器的IIC通信驅動程序、SSD1306 OLED顯示屏的IIC通信驅動程序、溫濕度檢測程序和主程序。其中，SHT30傳感器的IIC通信驅動程序和SSD1306 OLED顯示屏的IIC通信驅動程序都是基于STM32的硬件IIC接口實現(xiàn)的，溫濕度檢測程序通過SHT30傳感器讀取溫度和濕度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示在OLED顯示屏上。主程序將以上各個程序整合在一起，并進行系統(tǒng)初始化和數(shù)據(jù)處理。

三、代碼實現(xiàn)

3.1 主程序代碼

以下是基于STM32設計的環(huán)境溫度與濕度檢測系統(tǒng)的主函數(shù)main.c的代碼實現(xiàn)：

#include "stm32f10x.h"
#include "systick.h"
#include "sht30.h"
#include "i2c.h"
#include "oled.h"

#define OLED_ADDR 0x78
#define SHT30_ADDR 0x44

uint8_t oled_buf[128][8];

void show_temp_humi(float temp, float humi) {
    char str[20];
    int temp_int = (int)(temp * 10);
    int humi_int = (int)(humi * 10);
    sprintf(str, "Temp: %d.%d C", temp_int / 10, temp_int % 10);
    oled_show_chinese16x16(0, 0, oled_buf, "溫度");
    oled_show_chinese16x16(32, 0, oled_buf, "：");
    oled_show_string16x16(48, 0, oled_buf, str);
    sprintf(str, "Humi: %d.%d %%", humi_int / 10, humi_int % 10);
    oled_show_chinese16x16(0, 2, oled_buf, "濕度");
    oled_show_chinese16x16(32, 2, oled_buf, "：");
    oled_show_string16x16(48, 2, oled_buf, str);
    oled_refresh(0, 7, oled_buf);
}

int main(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

    i2c_init();
    systick_init(72);
    sht30_init(SHT30_ADDR);

    oled_init();

    while(1)
    {
        float temp, humi;
        sht30_read_temp_humi(&temp, &humi);
        show_temp_humi(temp, humi);
        delay_ms(1000);
    }
}

代碼中主要實現(xiàn)了以下功能：

（1）初始化IIC總線、SHT30傳感器和OLED顯示屏。

（2）定時讀取SHT30傳感器的溫度和濕度數(shù)據(jù)。

（3）將溫度和濕度顯示在OLED顯示屏上。

代碼中使用了systick.h、sht30.h、i2c.h和oled.h等庫文件，需要將這些文件添加到工程中。其中oled.h文件提供了顯示中文、字符串和刷新緩沖區(qū)等接口，可以在OLED顯示屏上顯示信息。具體代碼實現(xiàn)可以參考oled.c文件。

測試時，需要將OLED顯示屏和SHT30傳感器按照對應的引腳連接好，并將代碼燒錄到STM32F103ZCT6芯片中。如果一切正常，OLED顯示屏上就會不斷地顯示當前溫度和濕度值。

3.2 SHT30驅動代碼

以下是SHT30的驅動代碼：

sht30.h:

#ifndef __SHT30_H
#define __SHT30_H

#include "stm32f10x.h"

void sht30_init(uint8_t addr);
void sht30_read_temp_humi(float *temp, float *humi);

#endif /* __SHT30_H */

sht30.c:

#include "sht30.h"
#include "i2c.h"

#define SHT30_CMD_HIGH 0x2C
#define SHT30_CMD_MIDDLE 0x06

void sht30_init(uint8_t addr)
{
    uint8_t cmd[] = { 0x22, 0x36 };
    i2c_write_data(addr, cmd, sizeof(cmd));
}

void sht30_read_temp_humi(float *temp, float *humi)
{
    uint8_t buf[6];
    uint16_t temp_raw, humi_raw;

    i2c_start();
    i2c_write_byte(SHT30_ADDR << 1);
    if (!i2c_wait_ack()) {
        return;
    }
    i2c_write_byte(SHT30_CMD_HIGH);
    i2c_wait_ack();
    i2c_write_byte(SHT30_CMD_MIDDLE);
    i2c_wait_ack();
    i2c_stop();

    delay_ms(10);

    i2c_start();
    i2c_write_byte((SHT30_ADDR << 1) | 0x01);
    if (!i2c_wait_ack()) {
        return;
    }
    for (int i = 0; i < 6; ++i) {
        buf[i] = i2c_read_byte(i == 5 ? 0 : 1);
    }
    i2c_stop();

    humi_raw = (buf[0] << 8) | buf[1];
    temp_raw = (buf[3] << 8) | buf[4];

    *humi = 100.0f * ((float)humi_raw / 65535.0f);
    *temp = -45.0f + 175.0f * ((float)temp_raw / 65535.0f);
}

代碼中定義了SHT30_CMD_HIGH和SHT30_CMD_MIDDLE兩個命令，用于啟動溫濕度轉換。在sht30_init函數(shù)中，發(fā)送初始化命令；在sht30_read_temp_humi函數(shù)中，先發(fā)送讀取命令，等待10毫秒后讀取溫度和濕度的原始值。最后根據(jù)公式計算出實際的溫度和濕度值，并將它們保存到temp和humi指針所指向的內(nèi)存中。

代碼中調(diào)用了i2c_write_data、i2c_start、i2c_write_byte、i2c_wait_ack、i2c_read_byte和i2c_stop等IIC相關函數(shù)，這些函數(shù)的實現(xiàn)可以看i2c.c文件。在使用SHT30傳感器之前，需要初始化IIC總線和SHT30傳感器。

3.3 OLED顯示屏驅動代碼

以下是OLED顯示屏相關代碼：

oled.h:

#ifndef __OLED_H
#define __OLED_H

#include "stm32f10x.h"

void oled_init(void);
void oled_show_chinese16x16(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t (*buf)[8], const char *str);
void oled_show_string16x16(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t (*buf)[8], const char *str);
void oled_refresh(uint8_t page_start, uint8_t page_end, uint8_t (*buf)[8]);

#endif /* __OLED_H */

oled.c:

#include "oled.h"
#include <string.h>

#define OLED_WIDTH 128
#define OLED_HEIGHT 64

static void oled_write_cmd(uint8_t cmd)
{
    uint8_t tx_buf[2];
    tx_buf[0] = 0x00;
    tx_buf[1] = cmd;
    i2c_write_data(OLED_ADDR, tx_buf, sizeof(tx_buf));
}

static void oled_write_data(uint8_t data)
{
    uint8_t tx_buf[2];
    tx_buf[0] = 0x40;
    tx_buf[1] = data;
    i2c_write_data(OLED_ADDR, tx_buf, sizeof(tx_buf));
}

static void oled_set_pos(uint8_t x, uint8_t y)
{
    oled_write_cmd(0xb0 + y);
    oled_write_cmd(((x & 0xf0) >> 4) | 0x10);
    oled_write_cmd(x & 0x0f);
}

void oled_init(void)
{
    oled_write_cmd(0xAE); //Display Off
    oled_write_cmd(0x00); //Set Lower Column Address
    oled_write_cmd(0x10); //Set Higher Column Address
    oled_write_cmd(0x40); //Set Display Start Line
    oled_write_cmd(0xB0); //Set Page Address
    oled_write_cmd(0x81); //Contrast Control
    oled_write_cmd(0xFF); //128 Segments
    oled_write_cmd(0xA1); //Set Segment Re-map
    oled_write_cmd(0xA6); //Normal Display
    oled_write_cmd(0xA8); //Multiplex Ratio
    oled_write_cmd(0x3F); //Duty = 1/64
    oled_write_cmd(0xC8); //Com Scan Direction
    oled_write_cmd(0xD3); //Set Display Offset
    oled_write_cmd(0x00);
    oled_write_cmd(0xD5); //Set Display Clock Divide Ratio/Oscillator Frequency
    oled_write_cmd(0x80);
    oled_write_cmd(0xD9); //Set Pre-charge Period
    oled_write_cmd(0xF1);
    oled_write_cmd(0xDA); //Set COM Pins
    oled_write_cmd(0x12);
    oled_write_cmd(0xDB); //Set VCOMH Deselect Level
    oled_write_cmd(0x40);
    oled_write_cmd(0xAF); //Display On

    memset(oled_buf, 0, sizeof(oled_buf));
}

void oled_show_chinese16x16(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t (*buf)[8], const char *str)
{
    uint16_t offset = (uint16_t)(str[0] - 0x80) * 32 + (uint16_t)(str[1] - 0x80) * 2;
    const uint8_t *font_data = &font_16x16[offset];

    for (int i = 0; i < 16; ++i) {
        for (int j = 0; j < 8; ++j) {
            uint8_t byte = font_data[i * 2 + j / 8];
            uint8_t bit = (byte >> (7 - j % 8)) & 0x01;
            buf[y + i][x + j] = bit ? 0xff : 0x00;
        }
    }
}

void oled_show_string16x16(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t (*buf)[8], const char *str)
{
    while (*str != '?') {
        oled_show_chinese16x16(x, y, buf, str);
        x += 16;
        str += 2;
    }
}

void oled_refresh(uint8_t page_start, uint8_t page_end, uint8_t (*buf)[8])
{
    for (int i = page_start; i <= page_end; ++i) {
        oled_set_pos(0, i);
        for (int j = 0; j < OLED_WIDTH; ++j) {
            oled_write_data(buf[i][j]);
        }
    }
}

代碼中定義了OLED_WIDTH和OLED_HEIGHT兩個常量，表示OLED顯示屏的寬度和高度。在oled_init函數(shù)中，發(fā)送初始化命令，將OLED顯示屏設置為正常顯示模式。在oled_show_chinese16x16函數(shù)中，根據(jù)GB2312編碼從字庫中獲取漢字字形，并將其保存到緩沖區(qū)buf中。在oled_show_string16x16函數(shù)中，根據(jù)字符串逐個顯示漢字或字符，并調(diào)用oled_show_chinese16x16函數(shù)顯示漢字。在oled_refresh函數(shù)中，設置頁地址和列地址，并將緩沖區(qū)buf中的數(shù)據(jù)寫入到OLED顯示屏上。

代碼中調(diào)用了i2c_write_data、oled_write_cmd、oled_write_data和oled_set_pos等IIC和OLED相關函數(shù)，這些函數(shù)的實現(xiàn)可以看i2c.c文件。

3.4 IIC模擬時序代碼（SHT30）

i2c.h:

#ifndef __I2C_H
#define __I2C_H

#include "stm32f10x.h"

void i2c_init(void);
uint8_t i2c_write_data(uint8_t addr, uint8_t *data, uint8_t len);
uint8_t i2c_read_data(uint8_t addr, uint8_t *data, uint8_t len);

#endif /* __I2C_H */

i2c.c:

#include "i2c.h"

#define I2C_SCL_PIN GPIO_Pin_6
#define I2C_SDA_PIN GPIO_Pin_7
#define I2C_SCL_PORT GPIOB
#define I2C_SDA_PORT GPIOB

static void i2c_delay(void)
{
    volatile int i = 7;
    while (i) { --i; }
}

static void i2c_start(void)
{
    GPIO_SetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
    GPIO_SetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
    i2c_delay();
    GPIO_ResetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
    i2c_delay();
    GPIO_ResetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
    i2c_delay();
}

static void i2c_stop(void)
{
    GPIO_ResetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
    GPIO_SetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
    i2c_delay();
    GPIO_SetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
    i2c_delay();
}

static uint8_t i2c_write_byte(uint8_t byte)
{
    uint8_t ack_bit = 0;
    for (int i = 0; i < 8; ++i) {
        if ((byte & 0x80) == 0x80) {
            GPIO_SetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
        } else {
            GPIO_ResetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
        }
        byte <<= 1;
        i2c_delay();
        GPIO_SetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
        i2c_delay();
        GPIO_ResetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
        i2c_delay();
    }

    GPIO_SetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
    i2c_delay();
    GPIO_SetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
    i2c_delay();
    if (GPIO_ReadInputDataBit(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN)) {
        ack_bit = 1;
    }
    GPIO_ResetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
    i2c_delay();

    return ack_bit;
}

static uint8_t i2c_read_byte(uint8_t ack)
{
    uint8_t ret = 0;
    GPIO_SetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
    for (int i = 0; i < 8; ++i) {
        ret <<= 1;
        GPIO_SetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
        i2c_delay();
        if (GPIO_ReadInputDataBit(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN)) {
            ret |= 0x01;
        }
        GPIO_ResetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
        i2c_delay();
    }

    if (ack) {
        GPIO_ResetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
    } else {
        GPIO_SetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
    }
    i2c_delay();
    GPIO_SetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
    i2c_delay();
    GPIO_ResetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
    i2c_delay();

    return ret;
}

void i2c_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = I2C_SCL_PIN | I2C_SDA_PIN;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(I2C_SCL_PORT, &GPIO_InitStruct);

    GPIO_SetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
    GPIO_SetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
}

uint8_t i2c_write_data(uint8_t addr, uint8_t *data, uint8_t len)
{
    i2c_start();
    if (i2c_write_byte(addr << 1) == 1) {
        i2c_stop();
        return 1;
    }
    for (int i = 0; i < len; ++i) {
        if (i2c_write_byte(data[i]) == 1) {
            i2c_stop();
            return 1;
        }
    }
    i2c_stop();

    return 0;
}

uint8_t i2c_read_data(uint8_t addr, uint8_t *data, uint8_t len)
{
    i2c_start();
    if (i2c_write_byte(addr << 1) == 1) {
        i2c_stop();
        return 1;
    }
    for (int i = 0; i < len; ++i) {
        data[i] = i2c_read_byte((i == len - 1) ? 1 : 0);
    }
    i2c_stop();

    return 0;
}

上面的代碼是SHT30的IIC模擬時序代碼，利用GPIO模擬SCL和SDA信號線。

在i2c_init函數(shù)中，初始化SCL和SDA引腳為開漏輸出模式。在i2c_start函數(shù)中，發(fā)送起始位。在i2c_stop函數(shù)中，發(fā)送停止位。在i2c_write_byte函數(shù)中，按位寫入字節(jié)并接收應答位。在i2c_read_byte函數(shù)中，按位讀取字節(jié)并發(fā)送應答位。在i2c_write_data函數(shù)中，先發(fā)送起始位，然后發(fā)送設備地址和寫方向，再發(fā)送數(shù)據(jù)，最后發(fā)送停止位。在i2c_read_data函數(shù)中，先發(fā)送起始位，然后發(fā)送設備地址和讀方向，接著按字節(jié)讀取數(shù)據(jù)，最后發(fā)送停止位。

3.5 OLED顯示屏完整代碼（包含IIC時序）

下面是使用模擬IIC時序驅動OLED顯示屏的完整代碼：

（在OLED驅動代碼中，根據(jù)OLED的數(shù)據(jù)手冊進行初始化和寫入命令/數(shù)據(jù)。）

oled.h:

#ifndef __OLED_H
#define __OLED_H

#include "stm32f10x.h"

void oled_init(void);
void oled_clear(void);
void oled_display_on(void);
void oled_display_off(void);
void oled_draw_point(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t mode);
void oled_draw_line(uint8_t x1, uint8_t y1, uint8_t x2, uint8_t y2, uint8_t mode);
void oled_draw_rectangle(uint8_t x1, uint8_t y1, uint8_t x2, uint8_t y2, uint8_t mode);
void oled_draw_circle(int8_t x, int8_t y, uint8_t r, uint8_t mode);
void oled_show_char(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t chr, uint8_t size, uint8_t mode);
void oled_show_string(uint8_t x, uint8_t y, const char *str, uint8_t size, uint8_t mode);
void oled_show_digit(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t n, uint8_t size, uint8_t mode);

#endif /* __OLED_H */

oled.c:

#include "oled.h"
#include "i2c.h"

#define OLED_WIDTH 128
#define OLED_HEIGHT 64

#define OLED_ADDRESS 0x78

#define OLED_CMD_MODE 0x00
#define OLED_DATA_MODE 0x40

static uint8_t oled_buffer[OLED_WIDTH * OLED_HEIGHT / 8];

static void oled_write_cmd(uint8_t cmd)
{
    uint8_t data[2] = {OLED_CMD_MODE, cmd};
    i2c_write_data(OLED_ADDRESS, data, 2);
}

static void oled_write_data(uint8_t *data, uint16_t len)
{
    uint8_t buffer[17];
    buffer[0] = OLED_DATA_MODE;
    for (int i = 0; i < len; ++i) {
        buffer[i + 1] = data[i];
    }
    i2c_write_data(OLED_ADDRESS, buffer, len + 1);
}

static void oled_set_pos(uint8_t x, uint8_t y)
{
    oled_write_cmd(0xb0 + y);
    oled_write_cmd(((x & 0xf0) >> 4) | 0x10);
    oled_write_cmd((x & 0x0f) | 0x01);
}

void oled_init(void)
{
    i2c_init();

    oled_write_cmd(0xAE); //display off
    oled_write_cmd(0x20); //Set Memory Addressing Mode   
    oled_write_cmd(0x10); //00,Horizontal Addressing Mode;01,Vertical Addressing Mode;10,Page Addressing Mode (RESET);11,Invalid
    oled_write_cmd(0xb0); //Set Page Start Address for Page Addressing Mode,0-7
    oled_write_cmd(0xc8); //Set COM Output Scan Direction
    oled_write_cmd(0x00); //---set low column address
    oled_write_cmd(0x10); //---set high column address
    oled_write_cmd(0x40); //--set start line address
    oled_write_cmd(0x81); //--set contrast control register
    oled_write_cmd(0xff);
    oled_write_cmd(0xa1); //--set segment re-map 0 to 127
    oled_write_cmd(0xa6); //--set normal display
    oled_write_cmd(0xa8); //--set multiplex ratio(1 to 64)
    oled_write_cmd(0x3f); //
    oled_write_cmd(0xa4); //0xa4,Output follows RAM content;0xa5,Output ignores RAM content
    oled_write_cmd(0xd3); //-set display offset
    oled_write_cmd(0x00); //-not offset

    oled_write_cmd(0xd5); //--set display clock divide ratio/oscillator frequency
    oled_write_cmd(0xf0); //--set divide ratio

    oled_write_cmd(0xd9); //--set pre-charge period
    oled_write_cmd(0x22); //

    oled_write_cmd(0xda); //--set com pins hardware configuration
    oled_write_cmd(0x12);

    oled_write_cmd(0xdb); //--set vcomh
    oled_write_cmd(0x20); //0x20,0.77xVcc

    oled_write_cmd(0x8d); //--set DC-DC enable
    oled_write_cmd(0x14); //
    oled_write_cmd(0xaf); //--turn on oled panel

    oled_clear();
}

void oled_clear(void)
{
    for (int i = 0; i < sizeof(oled_buffer); ++i) {
        oled_buffer[i] = 0x00;
    }
    for (int i = 0; i < OLED_HEIGHT / 8; ++i) {
        oled_set_pos(0, i);
        oled_write_data(oled_buffer + OLED_WIDTH * i, OLED_WIDTH);
    }
}

void oled_display_on(void)
{
    oled_write_cmd(0xAF);
}

void oled_display_off(void)
{
    oled_write_cmd(0xAE);
}

void oled_draw_point(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t mode)
{
    if ((x >= OLED_WIDTH) || (y >= OLED_HEIGHT)) {
        return;
    }

    if (mode) {
        oled_buffer[x + (y / 8) * OLED_WIDTH] |= (1 << (y % 8));
    } else {
        oled_buffer[x + (y / 8) * OLED_WIDTH] &= ~(1 << (y % 8));
    }

    oled_set_pos(x, y / 8);
    oled_write_data(&oled_buffer[x + (y / 8) * OLED_WIDTH], 1);
}

void oled_draw_line(uint8_t x1, uint8_t y1, uint8_t x2, uint8_t y2, uint8_t mode)
{
    int dx, dy, sx, sy, err, e2;

    dx = abs((int)x2 - (int)x1);
    dy = abs((int)y2 - (int)y1);

    if (x1 < x2) {
        sx = 1;
    } else {
        sx = -1;
    }

    if (y1 < y2) {
        sy = 1;
    } else {
        sy = -1;
    }

    err = dx - dy;

    while (1) {
        oled_draw_point(x1, y1, mode);
        if ((x1 == x2) && (y1 == y2)) {
            break;
        }
        e2 = 2 * err;
        if (e2 > -dy) {
            err = err - dy;
            x1 = x1 + sx;
        }
        if (e2 < dx) {
            err = err + dx;
            y1 = y1 + sy;
        }
    }
}

void oled_draw_rectangle(uint8_t x1, uint8_t y1, uint8_t x2, uint8_t y2, uint8_t mode)
{
    oled_draw_line(x1, y1, x2, y1, mode);
    oled_draw_line(x1, y1, x1, y2, mode);
    oled_draw_line(x1, y2, x2, y2, mode);
    oled_draw_line(x2, y1, x2, y2, mode);
}

void oled_draw_circle(int8_t x, int8_t y, uint8_t r, uint8_t mode)
{
    int a, b, num;

    a = 0;
    b = r;
    while (2 * b * b >= r * r) {
        oled_draw_point(x + a, y - b, mode);
        oled_draw_point(x - a, y - b, mode);
        oled_draw_point(x - a, y + b, mode);
        oled_draw_point(x + a, y + b, mode);

        oled_draw_point(x + b, y + a, mode);
        oled_draw_point(x + b, y - a, mode);
        oled_draw_point(x - b, y - a, mode);
        oled_draw_point(x - b, y + a, mode);

        a++;
        num = -((int)a * a + (int)b * b - (int)r * r);
        if (num > 0) {
            b--;
            a--;
        }
    }
}

void oled_show_char(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t chr, uint8_t size, uint8_t mode)
{
    uint8_t font_size = (size / 8 + ((size % 8) ? 1 : 0)) * (size / 2);
    uint8_t font[font_size];

    for (int i = 0; i < font_size; ++i) {
        #ifdef OLED_USE_FONT_8x16
        font[i] = font_8x16[(chr - ' ') * font_size + i];
        #else
        font[i] = font_6x8[(chr - ' ') * font_size + i];
        #endif
    }

    for (int i = 0; i < size / 2; ++i) {
        for (int j = 0; j < size / 8; ++j) {
            for (int k = 0; k < 8; ++k) {
                if (font[j + i * (size / 8)] & (1 << k)) {
                    oled_draw_point(x + j * 8 + k, y + i * 8, mode);
                }
            }
        }
    }
}

void oled_show_string(uint8_t x, uint8_t y, const char *str, uint8_t size, uint8_t mode)
{
    while (*str) {
        oled_show_char(x, y, *str, size, mode);
        x += size / 2;
        str++;
    }
}

void oled_show_digit(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t n, uint8_t size, uint8_t mode)
{
    char str[2];
    str[0] = n + '0';
    str[1] = '?';
    oled_show_string(x, y, str, size, mode);
}

上面代碼里oled_init函數(shù)用于初始化OLED，包括打開I2C接口、依次發(fā)送多條命令以設置OLED參數(shù)。oled_clear函數(shù)用于清除OLED屏幕上的所有顯示內(nèi)容。oled_display_on和oled_display_off函數(shù)用于控制OLED的開關。oled_draw_point函數(shù)用于繪制一個像素點。oled_draw_line函數(shù)用于繪制一條直線。oled_draw_rectangle函數(shù)用于繪制一個矩形。oled_draw_circle函數(shù)用于繪制一個圓形。oled_show_char函數(shù)用于繪制一個ASCII字符。oled_show_string函數(shù)可以顯示一個字符串。oled_show_digit函數(shù)可以顯示一個數(shù)字。

四、總結

本項目是基于STM32F103ZCT6芯片設計的環(huán)境溫度與濕度檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)通過SHT30溫濕度傳感器采集環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)，并通過模擬IIC時序協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊TM32芯片上。然后，STM32芯片通過處理這些數(shù)據(jù)并將它們顯示在0.91寸OLED顯示屏上，以便用戶能夠方便地觀察環(huán)境溫度和濕度的變化情況。

在本項目中，選擇了STM32F103ZCT6作為主控芯片。該芯片具有高性能、低功耗、豐富的外設和存儲器資源等特點，非常適合用于嵌入式系統(tǒng)設計。然后，選擇了SHT30溫濕度傳感器作為環(huán)境溫度和濕度的檢測器。該傳感器具有高精度、快速響應、低功耗等特點，可以準確地測量環(huán)境溫度和濕度。

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示，采用了0.91寸OLED顯示屏，驅動芯片是SSD1306，接口是IIC協(xié)議。OLED顯示屏也是通過模擬IIC時序進行驅動，這種方式具有簡單、可靠、低功耗等優(yōu)點。

在軟件設計方面，使用了Keil MDK作為開發(fā)工具，并使用STM32CubeMX進行芯片初始化和外設配置。然后，使用C語言編寫了程序，通過模擬IIC時序協(xié)議將SHT30傳感器采集到的溫度和濕度數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊TM32芯片上，并將這些數(shù)據(jù)顯示在OLED顯示屏上。同時還添加了溫度和濕度的校準、數(shù)據(jù)的存儲和讀取等功能。

在系統(tǒng)實現(xiàn)方面，進行了硬件設計、軟件開發(fā)、系統(tǒng)調(diào)試和測試等工作。通過不斷的優(yōu)化和調(diào)試，最終實現(xiàn)了一個功能穩(wěn)定、性能優(yōu)良的環(huán)境溫度與濕度檢測系統(tǒng)。