聚豐項目 > 觸摸型環境狀態波形顯示記錄儀
通常的環境狀態裝置,多是只顯示檢測的數值卻并不提供波形顯示及數據記錄功能,本作品便是彌補這方面的不足。該作品以CH32V103為處理核心,通過數字式傳感器來獲取環境的溫度、濕度、光照強度、大氣壓等,轉換器與模擬量傳感器的配合可檢測土壤濕度等狀態,只是所用的傳感器存在差異而已,在結構上不存在其他方面的變化。為了便于標記檢測的時間點,所用的是片內的RTC計時器。為了突出該作品的波形顯示性能,故所用的顯示器件為7寸觸摸型串口顯示屏。此外,為記錄檢測數據,所采集的數據是以文件的形式存放到U盤內。作品所用的計時器為片內的RTC,并輔助數據的記錄。 在串口的使用方面,除了控制串口屏更新顯示外,還可控制MP3語音模塊來播報系統的工作狀態。
jennyzhaojie
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jennyzhaojie 工程師
圖1 結構框圖
該作品在硬件方面主要由6個部分組成,其涉及數據的采集、顯示、波形繪制、設置、傳輸及記錄等,其具體內容如下:
1)串口觸摸屏
作品所選用的顯示屏是一款TJC8048X370_011R,其顯示分辨率為800*480像素,屬電阻式觸摸屏。
圖2 串口觸摸屏
2)溫濕度傳感器
進行溫濕度檢測的傳感器為DHT22,它較之DHT11其精度更高、檢測范圍更寬。該器件是單總線器件,故對時序的要求比較高,它所連接的引腳為PA4。
3)光強傳感器
BH1750是一種數字式的光照強度傳感器,該傳感器以I2C的方式工作 。
其引腳連接關系為:
SCL ---PA0
SDA ---PA1
4)氣壓傳感器
BMP085是一種數字式的溫度與大氣壓強傳感器,該傳感器以I2C的方式工作。
其引腳連接關系為:
SCL ---PA6
SDA ---PA7
5)MP3播放模塊
MP3播放模塊是一款即可以串口控制,也可用按鍵控制的器件,作品中是以它來播報系統所處的工作模式。
其引腳連接關系為:
RX ---PB10
圖3 MP3播放模塊
6) U盤接口
其引腳連接關系為:
UD+ ---- PA12
UD- ---- PA11
在硬件設計的基礎上,該項目的軟件部分主要涉及各功能模塊的函數設計。
軟件的處理流程為:
處理流程圖
1)溫濕度檢測
對溫濕度檢測是以GPIO口模擬單總線的方式來進行的,并以函數庫的方式來使用。
DHT22.h的內容為:
#ifndef __DHT22_H #define __DHT22_H // IO方向設置 #define DHT22_IO_IN() {GPIOA->CFGLR&=0XFFFF0FFF;GPIOA->CFGLR|=8<<16;} #define DHT22_IO_OUT() {GPIOA->CFGLR&=0XFFFF0FFF;GPIOA->CFGLR|=3<<16;} // IO操作函數 #define DHT22_DQ_IN GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_4) // 數據端口 PA4 u8 DHT22_Init(void); // 初始化DHT22 u8 DHT22_Read_Data(u16 *temp,u16 *humi); // 讀取溫濕度 u8 DHT22_Read_Byte(void); // 讀出一個字節 u8 DHT22_Read_Bit(void); // 讀出一個位 u8 DHT22_Check(void); // 檢測是否存在DHT22 void DHT22_Rst(void); // 復位DHT22 #endif
DHT22讀取數據的程序為:
// temp:溫度值(范圍:0~50°) // humi:濕度值(范圍:20%~90%) // 返回值:0,正常;1,讀取失敗 u8 DHT22_Read_Data(u16 *temp,u16 *humi) { u8 buf[5]; u8 i; DHT22_Rst(); if(DHT22_Check()==0) { for(i=0;i<5;i++) // 讀取40位數據 { buf[i]=DHT22_Read_Byte(); } if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4]) { *humi=buf[0]*256+buf[1]; *temp=buf[2]*256+buf[3]; } } else return 1; return 0; }
實現溫濕度顯示的程序為:
if(DHT22_Init()) { OLED_ShowString(0,0,"DHT22 NO!",16); Delay_Ms(10); } else { OLED_ShowString(0,0,"DHT22 OK!",16); OLED_ShowString(0,2,"T= . C H= . %",16); while(1) { if(t%100==0) // 每100ms讀取一次 { DHT22_Read_Data(&temperature,&humidity); //讀取溫濕度值 OLED_ShowNum(16,2,temperature/10,2,16); OLED_ShowNum(80,2,humidity/10,2,16); OLED_ShowNum(40,2,temperature%10,1,16); OLED_ShowNum(104,2,humidity%10,1,16); } Delay_Ms(100); t++; } }
DHT22測試效果如圖4所示:
圖4 溫度檢測
2)光強檢測
測試光強檢測與顯示的程序為:
int main(void) { NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); Delay_Init(); Init_config(); OLED_Init(); OLED_Clear(); OLED_ShowString(0,0,"CH32V103 TEST",16); OLED_ShowString(0,2,"OLED & BH1750",16); BH1750_Init(); Delay_Ms(2000); OLED_Clear(); OLED_ShowString(0,0,"Sunlight:(lx)",16); while(1) { Get_Sunlight_Value(); Delay_Ms(500); } }
BH1750測試的效果如圖5所示:
圖5 BH1750測試效果
3)氣壓檢測
測試氣壓檢測與顯示的程序為:
int main(void) { NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); Delay_Init(); Init_config(); OLED_Init(); OLED_Clear(); OLED_ShowString(0,0,"CH32V103 TEST",16); OLED_ShowString(0,2,"OLED & BMP085",16); BMP085_Init(); Init_BMP085(); Delay_Ms(2000); OLED_Clear(); OLED_ShowString(0,0,"t= C",16); OLED_ShowString(0,2,"p= KPa",16); while(1) { bmp085Convert(); OLED_ShowNum(24,0,temperature/10,3,16); OLED_ShowNum(24,2,pressure/100,5,16); Delay_Ms(500); } }
BMP085測試的效果如圖6所示:
圖6 BMP085測試效果
4)RTC計時
使用RTC進行計時的測試程序為:
int main(void) { NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); Delay_Init(); RTC_Init(); Init_config(); OLED_Init(); OLED_Clear(); OLED_ShowString(0,0,"CH32V103 TEST",16); OLED_ShowString(0,2,"OLED & RTC",16); Delay_Ms(2000); OLED_Clear(); OLED_ShowString(10,0,"RTC TEST",16); OLED_ShowString(10,2," : :",16); while(1) { RTC_Get(); OLED_ShowNum(10,2,calendar.hour,2,16); OLED_ShowNum(40,2,calendar.min,2,16); OLED_ShowNum(70,2,calendar.sec,2,16); Delay_Ms(1000); } }
RTC計時效果如圖7所示:
圖7 RTC計時效果
5)MP3播放控制
生成按音樂文件順序播放指令的函數為:
void playn(uint16_t index) { int i; uint8_t checksum = 0; cmd3[5] = (uint8_t)(index >> 8); cmd3[6] = (uint8_t)(index); for (i=2; i<8; i++) { checksum += cmd3[i]; } cmd3[8] = (uint8_t)~checksum; }
以播放第2個語音文件為例,其程序為:
playn(2); for(i=0;i<10;i++) { while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET); USART_SendData(USART1, cmd3[i]); }
6)界面設計
串口觸摸屏的界面設計采用工具軟件USART HMI,主界面的設計如圖8所示。此外,為進行參數的設置還設計了設置界面,見圖9所示。
圖8主界面設計
圖9 設置界面設計
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