Метеостанции на Arduino с использованием дисплея DWIN и датчика BME280
В этой статье создадим компактную метеостанцию, используя контроллер Arduino UNO и датчиком BME280 (в прошлых подробно рассказывал о данном датчике). С помощью BME280 можно получать показатели атмосферного давления, температуры воздуха и уровня влажности. Дополнительно BME280 позволяет вычислять высоту относительно уровня моря, но в статье его не будет. Все полученные измерения будут отображены на экране дисплея DWIN.
Необходимые детали
- Контроллер Arduino UNO R3 x 1 шт.
- Провода DuPont, 2,54 мм, 20 см x 1 шт.
- Датчик атмосферного давления, влажности и температуры BME280 x 1 шт.
- Дисплей DWIN 7 дюймов x 1 шт.
- Блок питания (сетевой адаптер) универсальный 5В 5А, штекер 5.5 х 2.5 x 1 шт.
Описание
В данном проекте мы рассмотрим процесс взаимодействия микроконтроллера Arduino UNO с датчиком температуры, влажности и атмосферного давления BME280, а также передачу полученных данных на графический дисплей DWIN. Данный проект является отличным примером того, как современные устройства позволяют собирать важные показатели окружающей среды и отображать их удобным образом.
Подключение
Схема подключения не сложная, сначала подключаем питание датчика, выводы VCC и GND присоединяется к выводам 5V и GND платы Arduino UNO, затем выводы SCL и SDA модуля подключаем к выводам A5 и A4 Arduino UNO. Теперь осталось подключить дисплей DWIN, для модуля необходимо отдельный блок питания на 5В выводы VCC и GND присоединяется к выводам 5V и GND, затем выводы RX и TX подключаем к контактам D3 и D2 и не забываем объединить землю между дисплеем и Arduino. Для удобства вывел схему подключения ниже.
Установка библиотеки
Для работы с датчиком BME280 необходимо установить библиотеку Adafruit BME280. Проще всего это сделать, используя интегрированную среду разработки Arduino IDE, для этого откройте Скетч → Подключение библиотеки → Менеджер библиотек
Откроется новое окно нажмите скачать все
Программа
Запустите программу Arduino IDE, вставьте приведенный ниже код и загрузите его на вашу плату Arduino UNO.
#include <Adafruit_Sensor.h> // Подключаем библиотеку Adafruit_Sensor
#include <Adafruit_BME280.h> // Подключаем библиотеку BME280
#include <SoftwareSerial.h> // Подключаем библиотеку для создания программного последовательного порта
const byte rxPin = 2; // Пин RX для приёма данных
const byte txPin = 3; // Пин TX для передачи данных
SoftwareSerial mySerial(rxPin, txPin); // Сздаем объект mySerial
Adafruit_BME280 bme280; // Сздаем объект bme280
// Создаем массивы для передачи данных через последовательный порт, где 0x10, 0x20, 0x30 это адрес
unsigned char Temperature[8] = {0x5A, 0xA5, 0x05, 0x82, 0x10, 0x00, 0x00, 0x00}; // Данные о температуре
unsigned char Humidity[8] = {0x5A, 0xA5, 0x05, 0x82, 0x20, 0x00, 0x00, 0x00}; // Данные о влажности
unsigned char Pressure[8] = {0x5A, 0xA5, 0x05, 0x82, 0x30, 0x00, 0x00, 0x00}; // Данные о давлении
void setup()
{
Serial.begin(115200); // Инициализируем последовательного порт на скорости 115200
mySerial.begin(115200); // Инициализируем программного последовательного порта на скорости 115200
// Проверяем подключение к датчику BME280
bool status = bme280.begin(0x76); // Адрес датчика по умолчанию 0x76
if (!status) {
Serial.println("Ошибка! Не обнаружен датчик BME280");
while (true) delay(10); // Блокируем выполнение, пока проблема не устранится
}
}
void loop() {
// Чтение данных с датчика
float t = bme280.readTemperature(); // Измеряем температура
float h = bme280.readHumidity(); // Измеряем влажность воздуха
float p = bme280.readPressure() / 133.3F; // Вычисляем давление
// Отправка температуры в массив
Temperature[6] = highByte((int)t); // Старший байт температуры
Temperature[7] = lowByte((int)t); // Младший байт температуры
mySerial.write(Temperature, 8); // Передача данных температуры через программный serial
// Отправка температуры на монитор порта
Serial.print("Температура = ");
Serial.print(t);
Serial.println(" °C");
// Отправка влажности в массив
Humidity[6] = highByte((int)h); // Старший байт влажности
Humidity[7] = lowByte((int)h); // Младший байт влажности
mySerial.write(Humidity, 8); // Передача данных влажности через программный serial
// Отправка влажности на монитор порта
Serial.print("Относительная влажность = ");
Serial.print(h);
Serial.println(" %");
// Отправка давления
Pressure[6] = highByte((int)p); // Старший байт давления
Pressure[7] = lowByte((int)p); // Младший байт давления
mySerial.write(Pressure, 8); // Передача данных давления через программный serial
// Отправка давления на монитор порта
Serial.print("Давление (вычисленная): ");
Serial.print(p);
Serial.println(" м");
delay (1000); // Пауза 1 секунду
}Если все правильно сделали при открытия мониторинга порта увидим показания с датчика BME280
Описание скетча
Сначала подключаются необходимые библиотеки для работы с датчиком BME280 ( Adafruit_BME280) и сенсорами вообще ( Adafruit_Sensor).
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h> Для работы с дисплеем DWIN будем использовать программный последовательный порт, для этого подключаем библиотеку SoftwareSerial и указываем в каким портам подключен дисплей.
#include <SoftwareSerial.h>
const byte rxPin = 2;
const byte txPin = 3;
SoftwareSerial mySerial(rxPin, txPin); Создается объект для работы с датчиком BME280.
Adafruit_BME280 bme280;Создаем три массива для передачи температуры, влажности и давления, в котором указываем адрес отображения, в моем случае это 0x10, 0x20 и 0x30
unsigned char Temperature[8] = {0x5A, 0xA5, 0x05, 0x82, 0x10, 0x00, 0x00, 0x00};
unsigned char Humidity[8] = {0x5A, 0xA5, 0x05, 0x82, 0x20, 0x00, 0x00, 0x00};
unsigned char Pressure[8] = {0x5A, 0xA5, 0x05, 0x82, 0x30, 0x00, 0x00, 0x00}; В функции setup, инициализируем два последовательного порта со скорость 115200 бит/с. и производится проверка доступности датчика BME280. Если датчик не найден, выводится сообщение об ошибке.
{
Serial.begin(115200);
mySerial.begin(115200);
// Проверяем подключение к датчику BME280
bool status = bme280.begin(0x76);
if (!status) {
Serial.println("Ошибка! Не обнаружен датчик BME280");
while (true) delay(10);
}
}Следующая командами считываем показания температуры, влажность и атмосферного давления с датчика BME280.
float t = bme280.readTemperature();
float h = bme280.readHumidity();
float p = bme280.readPressure() / 133.3F; Далее поочередно отправляем данные температуры, влажности и давления на дисплей DWIN и дублируем данные на последовательный порт, в конце делаем небольшую задержку в 1 секунду.
Temperature[6] = highByte((int)t);
Temperature[7] = lowByte((int)t);
mySerial.write(Temperature, 8);
Serial.print("Температура = ");
Serial.print(t);
Serial.println(" °C");
Humidity[6] = highByte((int)h);
Humidity[7] = lowByte((int)h);
mySerial.write(Humidity, 8);
Serial.print("Относительная влажность = ");
Serial.print(h);
Serial.println(" %");
Pressure[6] = highByte((int)p);
Pressure[7] = lowByte((int)p);
mySerial.write(Pressure, 8);
Serial.print("Давление (вычисленная): ");
Serial.print(p);
Serial.println(" м");
delay (1000);Настройка дисплея DWIN
В предыдущей публикации подробно описал процесс разработки прошивки для экрана в среде DGUS. Сейчас так описывать не стану, однако хочу отметить, что в данном проекте используются фон и шрифты без иконок. Если возникнут трудности с каким-либо инструментом, задавайте вопросы в комментариях.
Подготовка дисплея
Первым делом важно обратить внимание на небольшую перемычку, присутствующую практически на всех экранах. Эта перемычка определяет режим функционирования последовательного порта.
При установленной перемычке устанавливается режим TTL/UART (то есть 0-5В), тогда как разомкнутый контакт соответствует режиму RS232 (-12В — +12В). Дисплеи поступают с завода без установленной перемычки, следовательно, её потребуется соединить самостоятельно, например, путём пайки либо установки SMD-резистора сопротивлением 0 Ом.
Подготовка файлов для прошивки
В предыдущей статье писал о начальных этапах работы с дисплеем, настоятельно рекомендую ознакомиться с ней перед продолжением, так как полностью не буду описывать создание проекта. Для продолжения настройки, добавляем главную страницу.
Чтобы отображать необходимую информацию, воспользуемся инструментом — «Data variables».
Указываем место где будет отображаться температура, далее в поле «VP (0x)» задаем адрес «1000», в поле «Show colour» задаем цвет «FFFFF» (белый), в поле «Variable tyre» задаем «int (2 bytes)» и в последнем поле «integer digits» значение «2».
Указываем место где будет отображаться влажность, далее в поле «VP (0x)» задаем адрес «2000», в поле «Show colour» задаем цвет «FFFFF» (белый), в поле «Variable tyre» задаем «int (2 bytes)» и в последнем поле «integer digits» значение «2».
Указываем место где будет отображаться давление, далее в поле «VP (0x)» задаем адрес «3000», в поле «Show colour» задаем цвет «FFFFF» (белый), в поле «Variable tyre» задаем «int (2 bytes)» и в последнем поле «integer digits» значение «2».
Подготовка SD карты
Для прошивки дисплея DWIN необходимо SD-карта объемом от 1 гигабайта до 16 гигабайт. Использование карт большей емкости, например, на 32 гигабайта, приведет к невозможности загрузки прошивки.Первым делом необходимо отформатировать флешку, откройте раздел «Мой компьютер». Затем щелкните правой кнопкой мыши по пункту «SD карта» и выберите опцию «Форматировать…».
Далее установите файловую систему FAT32 и укажите размер кластера 4096 байт, затем нажмите кнопку «Начать».
Скопируйте ваш проект DWIN_SET на флешку.
Установите SD-карту и подключите питание.
Появится синий экран с надписями. Дождитесь появления строки «SD Card Process… END!» на дисплее. При успешной загрузке вы увидите такую информацию.
Подаем питание, если все правильно сделано, на дисплее отобразится информация температуры, влажности и давления.
