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Grove 温湿度传感器 (SHT40)

在本节中，我们将详细介绍传感器的工作原理、如何使用 Wio Terminal 获取传感器数据以及如何通过 Wio Terminal 和 Grove - Wio-E5 发送数据。

可升级为工业传感器​

通过 SenseCAP S2110 控制器 和 S2100 数据记录仪，您可以轻松将 Grove 升级为 LoRaWAN® 传感器。Seeed 不仅帮助您完成原型设计，还为您提供使用 SenseCAP 系列坚固耐用的工业传感器扩展项目的可能性。

IP66 外壳、蓝牙配置、与全球 LoRaWAN® 网络的兼容性、内置 19 Ah 电池以及强大的 APP 支持，使 SenseCAP S210x 成为工业应用的最佳选择。该系列包括土壤湿度、空气温湿度、光强、CO2、电导率以及 8 合 1 气象站的传感器。尝试最新的 SenseCAP S210x，助力您的下一个成功的工业项目。

SenseCAP 工业传感器
S2100
数据记录仪		S2101
空气温湿度		S2102
光强		S2103
空气温湿度 & CO2
S2104
土壤湿度 & 温度		S2105
土壤湿度 & 温度 & 电导率		S2110
LoRaWAN® 控制器		S2120
8 合 1 气象站

传感器的工作原理​

SHT40 温度的测量采用热电偶方法。热电偶由两种不同材料的金属线组成。一端将两根金属线焊接在一起，形成工作端，放置在需要测量的温度处。另一端称为自由端，与主控连接形成闭合回路。当工作端和自由端的温度不同，回路中会出现热电势，通过电路转换将该电压变化传送到单片机，并转化为机器可以识别的信号。

SHT40 湿度的测量使用一种聚胺或醋酸聚合物薄膜（高分级化合物），该薄膜沉积在两个导电电极上。当薄膜吸收或失去水分时，会改变两个电极之间的介电常数，从而导致电容容量的变化。电容的变化可以通过外部测量电路捕获并转换，最终以易于识别的信号显示在输出端。

有关 Grove 温湿度传感器的更多使用信息，请参考 这里。

所需材料​

Wio TerminalGrove - Wio-E5Grove 温湿度传感器 (SHT40)

初步准备​

连接​

在本例程中，我们需要借助 Grove - Wio-E5 连接到附近的 LoRa® 网关。我们需要将 Wio Terminal 右侧的 Grove 端口配置为软串口以接收 AT 指令。根据下图，将 Grove 温湿度传感器连接到左侧端口。

软件准备​

步骤 1. 安装 Arduino 软件。

步骤 2. 启动 Arduino 应用程序。

步骤 3. 将 Wio Terminal 添加到 Arduino IDE。

打开 Arduino IDE，点击 File > Preferences，并将以下 URL 复制到 Additional Boards Manager URLs：

https://files.seeedstudio.com/arduino/package_seeeduino_boards_index.json

点击 Tools > Board > Board Manager，在 Boards Manager 中搜索 Wio Terminal。

步骤 4. 选择你的开发板和端口

你需要在 Tools > Board 菜单中选择与你的 Arduino 对应的条目，选择 Wio Terminal。

从 Tools -> Port 菜单中选择 Wio Terminal 开发板的串口设备。这通常是 COM3 或更高（COM1 和 COM2 通常保留给硬件串口）。要确认，可以断开 Wio Terminal 开发板并重新打开菜单；消失的条目应该是 Arduino 开发板。重新连接开发板并选择该串口。

tip

对于 Mac 用户，串口可能类似于 /dev/cu.usbmodem141401。

如果无法上传代码，通常是因为 Arduino IDE 无法将 Wio Terminal 切换到引导加载模式（可能是因为 MCU 停止运行或你的程序正在处理 USB）。解决方法是手动将 Wio Terminal 切换到引导加载模式。

步骤 5. 下载 Grove - Wio-E5 库

访问 Disk91_LoRaE5 仓库，并将整个仓库下载到本地。

步骤 6. 将库添加到 Arduino IDE

现在，可以将 3 轴数字加速度计库安装到 Arduino IDE。打开 Arduino IDE，点击 sketch -> Include Library -> Add .ZIP Library，选择刚刚下载的 Disk91_LoRaE5 文件。

获取 Grove 温湿度传感器 (SHT40) 的值​

步骤 1. 下载 Grove 温湿度传感器代码库

访问 arduino-i2c-sht4x 仓库，并将整个仓库下载到本地。

访问 Sensirion Arduino Core Library 仓库，并将整个仓库下载到本地。

步骤 2. 将库添加到 Arduino IDE

现在可以将 Grove 温湿度传感器库安装到 Arduino IDE 中。打开 Arduino IDE，点击 sketch -> Include Library -> Add .ZIP Library，然后选择刚刚下载的 arduino-i2c-sht4x 文件。

步骤 3. 从 SHT40 获取温度和湿度数据

此仓库展示了如何获取温度和湿度数据。在代码中，我们使用 measureHighPrecision() 函数来获取温度和湿度信息，返回值为正数且为浮点型。

#include <Arduino.h>
#include <SensirionI2CSht4x.h>
#include <Wire.h>

SensirionI2CSht4x sht4x;

void setup() {

    Serial.begin(115200);
    while (!Serial) {
        delay(100);
    }

    Wire.begin();

    uint16_t error;
    char errorMessage[256];

    sht4x.begin(Wire);

    uint32_t serialNumber;
    error = sht4x.serialNumber(serialNumber);
    if (error) {
        Serial.print("Error trying to execute serialNumber(): ");
        errorToString(error, errorMessage, 256);
        Serial.println(errorMessage);
    } else {
        Serial.print("Serial Number: ");
        Serial.println(serialNumber);
    }
}

void loop() {
    uint16_t error;
    char errorMessage[256];

    delay(1000);

    float temperature;
    float humidity;
    error = sht4x.measureHighPrecision(temperature, humidity);
    if (error) {
        Serial.print("Error trying to execute measureHighPrecision(): ");
        errorToString(error, errorMessage, 256);
        Serial.println(errorMessage);
    } else {
        Serial.print("Temperature:");
        Serial.print(temperature);
        Serial.print("\t");
        Serial.print("Humidity:");
        Serial.println(humidity);
    }
}

打开 Arduino IDE 的串口监视器，选择波特率为 115200，并观察结果。

通过 Grove - Wio-E5 发送数据​

我们将前面 Grove - Wio-E5 的代码与 LoRa® 网络连接结合起来。通过 AT 指令，可以将 Grove 温湿度传感器的值发送到 LoRa® 网络。

在上一节的代码中，我们知道温度和湿度的值通常是由两个整数和两个小数组成的，且均为正数的浮点型。

由于发送数据的限制，我们需要解决在发送端将浮点数转换为整数的问题，以确保发送的数据为整数，因此我们将所有的温度和湿度值乘以 100。

通过这种方式，我们确定了通过 AT 指令发送的数据的内容、大小和格式。我们可以设置一个足够大的数组，将需要发送的字符串存储到数组中，最后使用 send_sync() 函数将数组发送出去。

上述思路的伪代码大致如下：

  ......
  error = sht4x.measureHighPrecision(temperature, humidity);

  int_temp = temperature*100;
  int_humi = humidity*100;
  
  static uint8_t data[4] = { 0x00 };  // 使用 data[] 存储传感器的值

  data_decord(int_temp, int_humi, data);
  
  if ( lorae5.send_sync(              // 发送传感器的值
        8,                            // LoRaWan 端口
        data,                         // 数据数组
        sizeof(data),                 // 数据大小
        false,                        // 不需要确认
        7,                            // 扩频因子
        14                            // 发射功率（单位：dBm）
       ) 
  )
  ......

接下来我们需要做的是使用 begin() 函数初始化 Grove - Wio-E5，并使用 setup() 函数配置 Grove - Wio-E5 的三元组信息。当我们使用 send_sync() 函数发送数据消息时，将尝试同时加入 LoRaWAN® 网络，一旦成功，数据将被发送，并返回信号强度、地址等信息。

完整的代码示例可以在 这里 找到。

tip

我们不建议您现在上传代码查看结果，因为此时您尚未配置 Helium/TTN，会得到 "Join failed" 的结果。建议您在完成 连接到 Helium 或 连接到 TTN 章节后再上传此代码，以完成完整的数据发送过程。

在您体验并理解了 Grove 温湿度传感器的工作原理和数据格式后，请继续下一步教程，加入 LoRaWAN® 网络。

Helium 部分

pir

Helium 简介

在本章节中，我们将介绍 Helium 控制台的操作，以便对 Helium 控制台有一个初步的印象。

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pir

连接到 Helium

本节描述如何配置 Helium，以便传感器数据能够成功上传并显示在 Helium 中。

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TTN 部分

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TTN 简介

在本章节中，我们将介绍 TTN 控制台的操作，以便对 TTN 控制台有一个初步的印象。

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连接到 TTN

本节描述如何配置 TTN，以便传感器数据能够成功上传并显示在 TTN 中。

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