SHT11 温湿度传感器 MicroPython 驱动
目录
简介
本驱动为 Sensirion SHT11 数字温湿度传感器提供 MicroPython 平台支持。SHT11 使用 Sensirion 专有的类 I2C 双线串行协议（非标准 I2C），通过 GPIO 位拆（bit-bang）方式实现完整通信时序，包括温度测量、湿度测量（含温度补偿）和状态寄存器读取功能，并内置 CRC-8 校验确保数据完整性。
主要功能
- 🌡️ 温度测量：支持高精度温度读取，分辨率 14 位
- 💧 湿度测量：支持相对湿度读取（含温度补偿算法），分辨率 12 位
- ✅ CRC-8 校验：内置 SHT1x 协议 CRC-8 校验，自动检测通信错误
- 🔌 GPIO 位拆协议：无需 I2C 外设，两个 GPIO 引脚即可驱动
- 🛡️ 分层异常体系：ACK 错误、CRC 错误分类处理，便于定位问题
- 🧹 资源管理：支持
deinit()释放引脚资源 - 📝 调试模式：通过
debug参数控制日志输出
硬件要求
推荐测试硬件：
| 硬件 | 型号 |
|---|---|
| 开发板 | Lolin32 Lite（ESP32）或其他 MicroPython 兼容板 |
| 传感器 | Sensirion SHT11 温湿度传感器 |
| 连接线 | 4 根杜邦线（母-母） |
引脚说明：
| SHT11 引脚 | 功能描述 | ESP32 示例引脚 |
|---|---|---|
| 1 (SCK) | 串行时钟输入 | GPIO 26 |
| 2 (DATA) | 串行双向数据线（开漏） | GPIO 33 |
| 3 (GND) | 电源负极 | GND |
| 4 (VCC) | 电源正极（2.4V-5.5V，推荐 3.3V） | 3.3V |
⚠️ 请勿使用 5V 供电 — SHT11 DATA 引脚最高耐受 5.5V，但推荐 3.3V 以确保安全。
软件环境
| 项目 | 版本/说明 |
|---|---|
| MicroPython 固件 | v1.20 及以上 |
| 驱动版本 | v1.0.0 |
| Python 标准库 | machine, micropython, utime |
| 依赖库 | 无外部依赖 |
文件结构
sht11_driver/
├── sht11.py # SHT11 驱动核心代码
├── main.py # 测试示例程序
└── README.md # 说明文档
文件说明
- sht11.py：SHT11 传感器驱动核心，包含
SHT11驱动类（GPIO 位拆协议实现）、CRC-8 校验函数、分层异常类（SHT11Error/SHT11AckError/SHT11CRCError） - main.py：测试示例程序，演示温度/湿度/状态寄存器读取，含定时轮询、异常捕获和资源清理
快速开始
1. 复制文件
将 sht11.py 和 main.py 上传到 MicroPython 设备的根目录。
2. 硬件接线
按硬件要求中的引脚对应关系连接 SHT11 和开发板。如需修改引脚，编辑 main.py 中初始化配置区：
sck_pin = Pin(26, Pin.OUT, Pin.PULL_UP)
data_pin = Pin(33, Pin.OPEN_DRAIN)
3. 运行测试
# Python env : MicroPython v1.23.0
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time : 2026/07/26 14:13
# @Author : Ardy Seto P
# @File : main.py
# @Description : SHT11 温湿度传感器驱动测试代码
# @License : MIT
# ======================================== 导入相关模块 =========================================
from machine import Pin
import time
from sht11 import SHT11, SHT11Error
# ======================================== 全局变量 ============================================
# 定时数据打印间隔（毫秒）
PRINT_INTERVAL_MS = 2000
# ======================================== 功能函数 ============================================
# ======================================== 自定义类 ============================================
# ======================================== 初始化配置 ==========================================
time.sleep(3)
print("FreakStudio: SHT11 Temperature & Humidity Sensor Test")
# 硬件引脚实例化（ESP32 / Lolin32 Lite 示例引脚，请根据实际接线修改）
sck_pin = Pin(26, Pin.OUT, Pin.PULL_UP)
data_pin = Pin(33, Pin.OPEN_DRAIN)
# 创建 SHT11 驱动实例（传入 Pin 实例）
sht = SHT11(sck=sck_pin, data=data_pin)
print("SHT11 driver initialized on SCK=26, DATA=33")
# ======================================== 主程序 ===========================================
last_print_time = time.ticks_ms()
try:
while True:
current_time = time.ticks_ms()
# 定时打印温湿度数据
if time.ticks_diff(current_time, last_print_time) >= PRINT_INTERVAL_MS:
# 正常场景：读取温度值
temp_out = sht.temperature()
print("Temperature: %.2f C" % temp_out)
# 正常场景：读取湿度值（使用实测温度做补偿）
hum_out = sht.humidity(temperature=temp_out)
print("Humidity: %.2f %%RH" % hum_out)
# 边界场景：读取状态寄存器原始值
reg_val = sht.read_register()
print("Status Register: 0x%02X" % reg_val)
last_print_time = current_time
time.sleep_ms(10)
except KeyboardInterrupt:
print("Program interrupted by user")
except SHT11Error as e:
print("Sensor communication error: %s" % str(e))
except OSError as e:
print("Hardware communication error: %s" % str(e))
except Exception as e:
print("Unknown error: %s" % str(e))
finally:
print("Cleaning up resources...")
sht.deinit()
del sht
print("Program exited")
4. 最小示例（REPL 交互）
from machine import Pin
from sht11 import SHT11
sck = Pin(26, Pin.OUT, Pin.PULL_UP)
data = Pin(33, Pin.OPEN_DRAIN)
sht = SHT11(sck, data)
print(sht.temperature()) # 输出温度（℃）
print(sht.humidity()) # 输出湿度（%RH）
sht.deinit()
注意事项
| 类别 | 说明 |
|---|---|
| 工作电压 | 2.4V-5.5V（推荐 3.3V），不可超过 5.5V |
| 测温范围 | -40°C 至 +123.8°C |
| 测湿范围 | 0% 至 100% RH |
| 测量耗时 | 单次测量典型耗时 320ms（温度）/ 80ms（湿度），驱动统一等待 330ms |
| 通信协议 | Sensirion 专有双线协议（非标准 I2C），不可与 I2C 总线混用 |
| 引脚模式 | DATA 引脚需配置为开漏模式（Pin.OPEN_DRAIN），不可使用推挽输出 |
| CRC 校验 | 每次测量后自动校验 CRC-8，失败时抛出 SHT11CRCError |
| 接线长度 | 推荐杜邦线 ≤ 20cm，过长易引入噪声导致 CRC 错误 |
| 上拉电阻 | SCK 引脚使用内部弱上拉（Pin.PULL_UP），DATA 引脚无需上拉 |
设计思路
SHT11 使用 Sensirion 专有的双线串行协议，与标准 I2C 协议类似但不兼容。驱动通过 GPIO 位拆方式模拟完整通信时序：
- 传输开始序列（Transmission Start）：DATA 线先拉高再拉低，配合 SCK 产生特定时序，唤醒传感器
- 命令写入：MSB-first 逐位写入命令字节（测温 0x03 / 测湿 0x05 / 读寄存器 0x07）
- ACK 检测：传感器在收到命令后将 DATA 拉低确认，若未拉低则抛出
SHT11AckError - 测量等待：传感器完成内部测量后拉低 DATA，驱动等待最多 330ms
- 数据读取：读取 2 字节测量值 + 1 字节 CRC，MSB-first 逐位采样
- CRC 校验：使用 256 字节查找表计算 CRC-8，结果与传感器返回比对，不匹配时抛出
SHT11CRCError
CRC 计算和校验函数独立于类外实现，降低耦合度，方便单独测试和复用。
版本记录
| 版本号 | 日期 | 作者 | 修改说明 |
|---|---|---|---|
| v1.0.0 | 2026-07-26 | 2black0 | 初始版本，GraftSense 规范化改写 |
联系方式
- 原驱动作者：Ardy Seto Priambodo — 2black0@gmail.com
- 规范化：GraftSense Studio
许可协议
MIT License
Copyright (c) 2020 2black0
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