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[应用方案] 【NuMaker-M471测评】环境状态检测器

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 楼主| jinglixixi 发表于 2021-9-1 20:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
Maker, 状态检测, 检测器, 传感, 传感器, AC
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。
                              
1.jpg
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。
2.jpg
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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  1. void Init_BMP085()
    

  2. {
    

  3. ac1 = Multiple_read(0xAA);
    

  4. ac2 = Multiple_read(0xAC);
    

  5. ac3 = Multiple_read(0xAE);
    

  6. ac4 = Multiple_read(0xB0);
    

  7. ac5 = Multiple_read(0xB2);
    

  8. ac6 = Multiple_read(0xB4);
    

  9. b1 =  Multiple_read(0xB6);
    

  10. b2 =  Multiple_read(0xB8);
    

  11. mb =  Multiple_read(0xBA);
    

  12. mc =  Multiple_read(0xBC);
    

  13. md =  Multiple_read(0xBE);
    

  14. }

BMP085发送与接收字节数据的函数为：
复制
  1. void BMP085_Send_Byte(char txd)
    

  2. {
    

  3. char t;
    

  4. IIC_OUTPUT_MODE_SET();
    

  5. SCL_Clr();
    

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

  7. {             
    

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

  9. SDA_Set();
    

  10. else
    

  11. SDA_Clr();
    

  12. txd<<=1;
    

  13. delayMicroseconds(2);
    

  14. SCL_Set();
    

  15. delayMicroseconds(2);
    

  16. SCL_Clr();
    

  17. delayMicroseconds(2);
    

  18. }
    

  19. }
    


  20. 

  21. char BMP085_Read_Byte(unsigned char ack)
    

  22. {
    

  23. unsigned char i,receive=0;
    

  24. IIC_INPUT_MODE_SET();
    

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

  26. {
    

  27. SCL_Clr();
    

  28. delayMicroseconds(2);
    

  29. SCL_Set();
    

  30. receive<<=1;
    

  31. if(IIC_SDA_IN) receive++;
    

  32. delayMicroseconds(1);
    

  33. }
    

  34. if (!ack)
    

  35. BMP085_NAck();
    

  36. else
    

  37. BMP085_Ack();
    

  38. return receive;
    

  39. }

BMP085读取温度与大气压的函数为：
复制
  1. long bmp085ReadTemp(void)
    

  2. {
    

  3. BMP085_Start();
    

  4. BMP085_Send_Byte(BMP085_SlaveAddress);
    

  5. while(BMP085_Wait_Ack()){}
    

  6. BMP085_Send_Byte(0xF4);
    

  7. while(BMP085_Wait_Ack()){}
    

  8. BMP085_Send_Byte(0x2E);
    

  9. while(BMP085_Wait_Ack()){}
    

  10. BMP085_Stop();
    

  11. delay(10);
    

  12. return (long) Multiple_read(0xF6);
    

  13. }
    


  14. 

  15. long bmp085ReadPressure(void)
    

  16. {
    

  17. long pressure = 0;
    

  18. BMP085_Start();
    

  19. BMP085_Send_Byte(BMP085_SlaveAddress);
    

  20. while(BMP085_Wait_Ack()){}
    

  21. BMP085_Send_Byte(0xF4);
    

  22. while(BMP085_Wait_Ack()){}
    

  23. BMP085_Send_Byte(0x34);
    

  24. while(BMP085_Wait_Ack()){}
    

  25. BMP085_Stop();
    

  26. delay(10);
    

  27. pressure = Multiple_read(0xF6);
    

  28. pressure &= 0x0000FFFF;
    

  29. return pressure;
    

  30. }

实现数据变换处理的函数为：
复制
  1. void bmp085Convert()
    

  2. {
    

  3. unsigned int ut;
    

  4. unsigned long up;
    

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

  6. unsigned long b4, b7;
    

  7. ut = bmp085ReadTemp();
    

  8. up = bmp085ReadPressure(); 
    

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

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

  11. b5 = x1 + x2;
    

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

  13. b6 = b5 - 4000;
    

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

  15. x2 = (ac2 * b6)>>11;
    

  16. x3 = x1 + x2;
    

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

  18. x1 = (ac3 * b6)>>13;
    

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

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

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

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

  23. if (b7 < 0x80000000)
    

  24. p = (b7<<1)/b4;
    

  25. else
    

  26. p = (b7/b4)<<1;  
    

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

  28. x1 = (x1 * 3038)>>16;
    

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

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

  31. }

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：
复制
  1. void BH1750_SendByte(char data)
    

  2. {
    

  3. char i;
    

  4. pinMode(SDA,OUTPUT);
    

  5. digitalWrite(SCL, LOW);
    

  6. delayMicroseconds(2);
    

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

  8. {
    

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

  10. else digitalWrite(SDA, LOW);
    

  11. data <<= 1;
    

  12. digitalWrite(SCL, HIGH);    //拉高时钟线
    

  13. delayMicroseconds(2);     //延时
    

  14. digitalWrite(SCL, LOW);    //拉低时钟线
    

  15. delayMicroseconds(2);     //延时
    

  16. }
    

  17. }
    


  18. 

  19. char BH1750_RecvByte()
    

  20. {
    

  21. char i;
    

  22. char data = 0;
    

  23. IIC_INPUT_MODE_SET();
    

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

  25. {
    

  26. SCL_Clr();
    

  27. TIMER_Delay(TIMER0, 2);
    

  28. SCL_Set();
    

  29. data <<= 1;
    

  30. SCL_Set();
    

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

  32. TIMER_Delay(TIMER0, 1);
    

  33. }
    

  34. SCL_Clr();
    

  35. return data;
    

  36. }

获取并输出光强值的函数为：
复制
  1. void Get_Sunlight_Value()
    

  2. {
    

  3. int dis_data=0;
    

  4. float temp;
    

  5. char i=0;
    

  6. unsigned int sd;
    

  7. Single_Write_BH1750(0x01);
    

  8. Single_Write_BH1750(0x10);
    

  9. delay(180);
    

  10. Multiple_Read_BH1750();
    

  11. for(i=0;i<3;i++)    dis_data=BUF[0];
    

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

  13. temp=(float)dis_data/1.2;
    

  14. sd=temp;
    

  15. Serial.println(sd);
    

  16. }

4.实现显示效果的主程序为：
复制
  1. int main()
    

  2. {
    

  3. uint32_t i,j;
    

  4. SYS_Init();
    

  5. GPIO_SetMode(PB, BIT14, GPIO_MODE_OUTPUT);
    

  6. GPIO_SetMode(PH, BIT4, GPIO_MODE_INPUT);
    

  7. PB14 = 1;
    

  8. TIMER_Delay(TIMER0, 500);
    

  9. LCD5110_Init();
    

  10. BH1750_Init();
    

  11. BMP085_Init();
    

  12. Init_BMP085();
    

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

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

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

  16. while(1)
    

  17. {
    

  18. Get_Sunlight_Value();
    

  19. bmp085Convert(); 
    

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

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

  22. PB14 = 0;
    

  23. TIMER_Delay(TIMER0, 500000);
    

  24. PB14 = 1;
    

  25. TIMER_Delay(TIMER0, 500000);
    

  26. }
    

  27. }


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redone 发表于 2021-9-11 11:09 | 显示全部楼层
传感器不少啊。哈哈哈
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 楼主| jinglixixi 发表于 2021-9-11 15:31 | 显示全部楼层
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koala889 发表于 2021-9-18 16:43 | 显示全部楼层
nice，楼主好强大
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 楼主| jinglixixi 发表于 2021-9-18 17:20 | 显示全部楼层
感谢支持！！！
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onlycook 发表于 2021-9-24 10:30 来自手机 | 显示全部楼层
楼主优秀啊，可以拜师吗
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 楼主| jinglixixi 发表于 2021-9-24 14:51 | 显示全部楼层
onlycook 发表于 2021-9-24 10:30
楼主优秀啊，可以拜师吗

优秀就过誉了，只是喜欢而已。
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