【NuMaker-M471测评】环境状态检测器

只看该作者 · 2021-9-1 20:24

环境对我们的生活质量有着重要的作用，本打算设计一个家居控制系统，无奈温湿度传感器DHT22对时钟序列的要求比较高，在M471上难以驱动。为此，只能调整设计目标完成一个环境状态检测器。

该检测器的结构框图见图1所示。

图1 结构框图

其中传感器BMP085的作用是检测温度和大气压，是一个数字式传感器；而传感器BH1750则用于光照强度检测，也是一种数字式传感器。由于是数字式传感器，因而省去了数字标定方面的处理。其涉及的显示器件则是LCD5110液晶屏，其线路连接及显示效果如图2所示。

图2 线路连接及显示效果

在引脚连接方面，其连接关系如下：

1）LCD5110屏

VCC--- VREF

GND--- VSS

SCE--- PA2

RST--- PA1

D/C--- PA0

SDIN--- PA3

SCLK--- PA4

LED+--- PA5

2）BMP085

VCC --- 3.3V

GND --- GND

SCL --- PC3

SDA --- PC2

3）BH1750

VCC --- 3.3V

GND --- GND

SCL --- PC4

SDA --- PC5

出于使用灵活性的考虑，尽管所用的传感器均为I2C接口的传感器，这里则是采用I/O口模拟的方式来驱动这2个器件。

1. LCD5110屏屏显示驱动

OLED屏的作用主要在于字符、数值字符串显示，以及中文内容的显示，这方面的内容参见：

LCD5110屏显示

网址：https://bbs.21ic.com/icview-3153790-1-1.html

2.BMP085温度大气压

为使用BMP085进行检测，其初始化函数为：

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void Init_BMP085()

{

ac1 = Multiple_read(0xAA);

ac2 = Multiple_read(0xAC);

ac3 = Multiple_read(0xAE);

ac4 = Multiple_read(0xB0);

ac5 = Multiple_read(0xB2);

ac6 = Multiple_read(0xB4);

b1 =  Multiple_read(0xB6);

b2 =  Multiple_read(0xB8);

mb =  Multiple_read(0xBA);

mc =  Multiple_read(0xBC);

md =  Multiple_read(0xBE);

}

BMP085发送与接收字节数据的函数为：

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void BMP085_Send_Byte(char txd)

{

char t;

IIC_OUTPUT_MODE_SET();

SCL_Clr();

for(t=0;t<8;t++)

{             

if((txd&0x80)>>7)

SDA_Set();

else

SDA_Clr();

txd<<=1;

delayMicroseconds(2);

SCL_Set();

delayMicroseconds(2);

SCL_Clr();

delayMicroseconds(2);

}

}



char BMP085_Read_Byte(unsigned char ack)

{

unsigned char i,receive=0;

IIC_INPUT_MODE_SET();

for(i=0;i<8;i++ )

{

SCL_Clr();

delayMicroseconds(2);

SCL_Set();

receive<<=1;

if(IIC_SDA_IN) receive++;

delayMicroseconds(1);

}

if (!ack)

BMP085_NAck();

else

BMP085_Ack();

return receive;

}

BMP085读取温度与大气压的函数为：

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long bmp085ReadTemp(void)

{

BMP085_Start();

BMP085_Send_Byte(BMP085_SlaveAddress);

while(BMP085_Wait_Ack()){}

BMP085_Send_Byte(0xF4);

while(BMP085_Wait_Ack()){}

BMP085_Send_Byte(0x2E);

while(BMP085_Wait_Ack()){}

BMP085_Stop();

delay(10);

return (long) Multiple_read(0xF6);

}



long bmp085ReadPressure(void)

{

long pressure = 0;

BMP085_Start();

BMP085_Send_Byte(BMP085_SlaveAddress);

while(BMP085_Wait_Ack()){}

BMP085_Send_Byte(0xF4);

while(BMP085_Wait_Ack()){}

BMP085_Send_Byte(0x34);

while(BMP085_Wait_Ack()){}

BMP085_Stop();

delay(10);

pressure = Multiple_read(0xF6);

pressure &= 0x0000FFFF;

return pressure;

}

实现数据变换处理的函数为：

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void bmp085Convert()

{

unsigned int ut;

unsigned long up;

long x1, x2, b5, b6, x3, b3, p;

unsigned long b4, b7;

ut = bmp085ReadTemp();

up = bmp085ReadPressure(); 

x1 = (((long)ut - (long)ac6)*(long)ac5) >> 15;

x2 = ((long) mc << 11) / (x1 + md);

b5 = x1 + x2;

temperature = ((b5 + 8) >> 4);

b6 = b5 - 4000;

x1 = (b2 * (b6 * b6)>>12)>>11;

x2 = (ac2 * b6)>>11;

x3 = x1 + x2;

b3 = (((((long)ac1)*4 + x3)<<OSS) + 2)>>2;

x1 = (ac3 * b6)>>13;

x2 = (b1 * ((b6 * b6)>>12))>>16;

x3 = ((x1 + x2) + 2)>>2;

b4 = (ac4 * (unsigned long)(x3 + 32768))>>15; 

b7 = ((unsigned long)(up - b3) * (50000>>OSS));

if (b7 < 0x80000000)

p = (b7<<1)/b4;

else

p = (b7/b4)<<1;  

x1 = (p>>8) * (p>>8);

x1 = (x1 * 3038)>>16;

x2 = (-7357 * p)>>16;

pressure = p+((x1 + x2 + 3791)>>4);

}

3.BH1750光照强度

为使用BH1750进行字节数据的发送，其功能函数为：

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void BH1750_SendByte(char data)

{

char i;

pinMode(SDA,OUTPUT);

digitalWrite(SCL, LOW);

delayMicroseconds(2);

for (i=0; i<8; i++)             //8位计数器

{

if(data&0x80) digitalWrite(SDA, HIGH);

else digitalWrite(SDA, LOW);

data <<= 1;

digitalWrite(SCL, HIGH);    //拉高时钟线

delayMicroseconds(2);     //延时

digitalWrite(SCL, LOW);    //拉低时钟线

delayMicroseconds(2);     //延时

}

}



char BH1750_RecvByte()

{

char i;

char data = 0;

IIC_INPUT_MODE_SET();

for (i=0;i<8;i++)

{

SCL_Clr();

TIMER_Delay(TIMER0, 2);

SCL_Set();

data <<= 1;

SCL_Set();

if(PC5==1) data|=0x01;

TIMER_Delay(TIMER0, 1);

}

SCL_Clr();

return data;

}

获取并输出光强值的函数为：

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void Get_Sunlight_Value()

{

int dis_data=0;

float temp;

char i=0;

unsigned int sd;

Single_Write_BH1750(0x01);

Single_Write_BH1750(0x10);

delay(180);

Multiple_Read_BH1750();

for(i=0;i<3;i++)    dis_data=BUF[0];

dis_data=(dis_data<<8)+BUF[1];

temp=(float)dis_data/1.2;

sd=temp;

Serial.println(sd);

}

4.实现显示效果的主程序为：

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int main()

{

uint32_t i,j;

SYS_Init();

GPIO_SetMode(PB, BIT14, GPIO_MODE_OUTPUT);

GPIO_SetMode(PH, BIT4, GPIO_MODE_INPUT);

PB14 = 1;

TIMER_Delay(TIMER0, 500);

LCD5110_Init();

BH1750_Init();

BMP085_Init();

Init_BMP085();

LCD_prints(0,0,"temp:");

LCD_prints(0,1,"press:");

LCD_prints(0,2,"light:");

while(1)

{

Get_Sunlight_Value();

bmp085Convert(); 

LCD_printN(5,0,temperature/10,3);

LCD_printN(5,1,pressure/100,5);

PB14 = 0;

TIMER_Delay(TIMER0, 500000);

PB14 = 1;

TIMER_Delay(TIMER0, 500000);

}

}