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[资料] MicroPython教程之TPYBoard开发板DIY小型家庭气象站

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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2017-10-30 14:15:26 |显示全部楼层
      众所周知,iPhone6/6Plus内置气压传感器,不过大家对于气压传感器还是很陌生。跟字面的意思一样,气压传感器就是用来测量气压的,但测量气压对于普通的手机用户来说又有什么作用呢?

      海拔高度测量

      对于喜欢登山的人来说,会非常关心自己所处的高度。海拔高度的测量方法,一般常用的有2种方式,一是通过GPS全球定位系统,二是通过测出大气压,然后根据气压值计算出海拔高度。由于受到技术和其它方面原因的限制,GPS计算海拔高度一般误差都会有十米左右,而如果在树林里或者是在悬崖下面时,有时候甚至接收不到GPS卫星信号。而气压的方式可选择的范围会广些,而且可以把成本控制的比较低。在手机原有GPS的基础上再增加气压传感器的功能,可让三维定位更加精准。

      最近发现一块好玩的开发板——TPYBoardv702,这个板子可以定位、发短信、打电话,并且板载温湿度传感器、光敏传感器以及蜂鸣器,可以DIY很多有趣的东西,下面我们可以用这个板子加一个气压传感器来做一个小型气象站,来张实物图:

    1.jpg
      TPYBoardv702

      定位功能我就不多说了,如果需要的话可以参考

      http://docs.tpyboard.com/zh/latest/tpyboard/tutorial/v702/latitude/。

      那么我们利用这块板子跟BMP180气压传感器来做一个小型家庭气象站,来检测当地温度以及当地气压与海拔,如果想做更好玩的东西,可以接其他传感器或者加个继电器来控制其他设备。

      BMP180是一直常见的气压传感器,BMP180是一款高精度、小体积、超低能耗的压力传感器,可以应用在移动设备中,它的性能卓越,精度最低可以达到0.03hPa,并且耗电极低,只有3μA;BMP180采用强大的8-pin陶瓷无引线芯片承载(LCC)超薄封装,可以通过I2C总线直接与各种微处理器相连。


    2.jpg
      BMP180实物图

      硬件接线图

      
    TPYBoard v702
      
            BMP180
    3.3V
    VIN
    GND
    GND
    Y9
    SCL
    Y10
    SDA

      效果展示图

    3.jpg

      连接完毕后,将font.py,upcd8544.py与bmp180的库导入,就可以通过以下方法分别读取温度、气压、海拔高度了。

      源代码

      foot.py,upcd8544.py库的下载地址

      http://www.tpyboard.com/support/studyexample14/206.html

      导入需要的类库,编辑好main.py,直接运行就ok了,下面是main.py的程序源码
    1. # main.py -- put your code here!
    2. import pyb
    3. import upcd8544
    4. from machine import SPI,Pin
    5. from ubinascii import hexlify
    6. from ubinascii import *
    7. from bmp180 import BMP180

    8. bmp=BMP180(2)
    9. SPI = pyb.SPI(1) #DIN=>X8-MOSI/CLK=>X6-SCK
    10. #DIN =>SPI(1).MOSI 'X8' data flow (Master out, Slave in)
    11. #CLK =>SPI(1).SCK  'X6' SPI clock
    12. RST    = pyb.Pin('X20')
    13. CE     = pyb.Pin('X19')
    14. DC     = pyb.Pin('X18')
    15. LIGHT  = pyb.Pin('X17')
    16. lcd_5110 = upcd8544.PCD8544(SPI, RST, CE, DC, LIGHT)

    17. while True:
    18.         tem=bmp.getTemp()
    19.         press=bmp.getPress()
    20.         altitude=bmp.getAltitude()
    21.         lcd_5110.lcd_write_string('Tem:',0,0)
    22.         lcd_5110.lcd_write_string(str(tem),0,1)
    23.         lcd_5110.lcd_write_string('C',65,1)
    24.         lcd_5110.lcd_write_string('Press:',0,2)
    25.         lcd_5110.lcd_write_string(str(press),0,3)
    26.         lcd_5110.lcd_write_string('Pa',65,3)       
    27.         lcd_5110.lcd_write_string('Hight:',0,4)
    28.         lcd_5110.lcd_write_string(str(altitude),0,5)
    29.         lcd_5110.lcd_write_string('M',65,5)

    30. bmp180.py库的源码

    31. import pyb
    32. from pyb import I2C

    33. BMP180_I2C_ADDR = const(0x77)
    34. class BMP180():
    35.     def __init__(self, i2c_num):
    36.         self.i2c = I2C(i2c_num, I2C.MASTER, baudrate = 100000)
    37.         self.AC1 = self.short(self.get2Reg(0xAA))
    38.         self.AC2 = self.short(self.get2Reg(0xAC))
    39.         self.AC3 = self.short(self.get2Reg(0xAE))
    40.         self.AC4 = self.get2Reg(0xB0)
    41.         self.AC5 = self.get2Reg(0xB2)
    42.         self.AC6 = self.get2Reg(0xB4)
    43.         self.B1 = self.short(self.get2Reg(0xB6))
    44.         self.B2 = self.short(self.get2Reg(0xB8))
    45.         self.MB = self.short(self.get2Reg(0xBA))
    46.         self.MC = self.short(self.get2Reg(0xBC))
    47.         self.MD = self.short(self.get2Reg(0xBE))
    48.         self.UT = 0
    49.         self.UP = 0
    50.         self.B3 = 0
    51.         self.B4 = 0
    52.         self.B5 = 0
    53.         self.B6 = 0
    54.         self.B7 = 0
    55.         self.X1 = 0
    56.         self.X2 = 0
    57.         self.X3 = 0

    58.     def short(self, dat):
    59.         if dat > 32767:
    60.             return dat - 65536
    61.         else:
    62.             return dat
    63.    
    64.     def setReg(self, dat, reg):
    65.         buf = bytearray(2)
    66.         buf[0] = reg
    67.         buf[1] = dat
    68.         self.i2c.send(buf, BMP180_I2C_ADDR)
    69.         
    70.     def getReg(self, reg):
    71.         buf = bytearray(1)
    72.         buf[0] = reg
    73.         self.i2c.send(buf, BMP180_I2C_ADDR)
    74.         t = self.i2c.recv(1, BMP180_I2C_ADDR)
    75.         return t[0]
    76.    
    77.     def get2Reg(self, reg):
    78.         a = self.getReg(reg)
    79.         b = self.getReg(reg + 1)
    80.         return a*256 + b

    81.     def measure(self):
    82.         self.setReg(0x2E, 0xF4)
    83.         pyb.delay(5)
    84.         self.UT = self.get2Reg(0xF6)
    85.         self.setReg(0x34, 0xF4)
    86.         pyb.delay(5)
    87.         self.UP = self.get2Reg(0xF6)

    88.     def getTemp(self):
    89.         self.measure()
    90.         self.X1 = (self.UT - self.AC6) * self.AC5/(1<<15)
    91.         self.X2 = self.MC * (1<<11) / (self.X1 + self.MD)
    92.         self.B5 = self.X1 + self.X2
    93.         return (self.B5 + 8)/160
    94.         
    95.     def getPress(self):
    96.         self.getTemp()
    97.         self.B6 = self.B5 - 4000
    98.         self.X1 = (self.B2 * (self.B6*self.B6/(1<<12))) / (1<<11)
    99.         self.X2 = (self.AC2 * self.B6)/(1<<11)
    100.         self.X3 = self.X1 + self.X2
    101.         self.B3 = ((self.AC1*4+self.X3) + 2)/4
    102.         self.X1 = self.AC3 * self.B6 / (1<<13)
    103.         self.X2 = (self.B1 * (self.B6*self.B6/(1<<12))) / (1<<16)
    104.         self.X3 = (self.X1 + self.X2 + 2)/4
    105.         self.B4 = self.AC4 * (self.X3 + 32768)/(1<<15)
    106.         self.B7 = (self.UP-self.B3) * 50000
    107.         if self.B7 < 0x80000000:
    108.             p = (self.B7*2)/self.B4
    109.         else:
    110.             p = (self.B7/self.B4) * 2
    111.         self.X1 = (p/(1<<8))*(p/(1<<8))
    112.         self.X1 = (self.X1 * 3038)/(1<<16)
    113.         self.X2 = (-7357*p)/(1<<16)
    114.         p = p + (self.X1 + self.X2 + 3791)/16
    115.         return p
    116.    
    117.     def getAltitude(self):
    118.         p = self.getPress()
    119.         return (44330*(1-(p/101325)**(1/5.255)))

    120.     def get(self):
    121.         t = []
    122.         t.append(self.getPress())
    123.         t.append(self.getAltitude())
    124.         t.append(self.getTemp())
    125.         return t
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