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MicroPython教程之TPYBoard开发板DIY小型家庭气象站

  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:

图片描述
  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。

图片描述
  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

图片描述

  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

# main.py -- put your code here!
import pyb
import upcd8544
from machine import SPI,Pin
from ubinascii import hexlify
from ubinascii import *
from bmp180 import BMP180

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

while True:
    tem=bmp.getTemp()
    press=bmp.getPress()
    altitude=bmp.getAltitude()
    lcd_5110.lcd_write_string('Tem:',0,0)
    lcd_5110.lcd_write_string(str(tem),0,1)
    lcd_5110.lcd_write_string('C',65,1)
    lcd_5110.lcd_write_string('Press:',0,2)
    lcd_5110.lcd_write_string(str(press),0,3)
    lcd_5110.lcd_write_string('Pa',65,3)    
    lcd_5110.lcd_write_string('Hight:',0,4)
    lcd_5110.lcd_write_string(str(altitude),0,5)
    lcd_5110.lcd_write_string('M',65,5)

bmp180.py库的源码

import pyb
from pyb import I2C

BMP180_I2C_ADDR = const(0x77)
class BMP180():
    def __init__(self, i2c_num):
        self.i2c = I2C(i2c_num, I2C.MASTER, baudrate = 100000)
        self.AC1 = self.short(self.get2Reg(0xAA))
        self.AC2 = self.short(self.get2Reg(0xAC))
        self.AC3 = self.short(self.get2Reg(0xAE))
        self.AC4 = self.get2Reg(0xB0)
        self.AC5 = self.get2Reg(0xB2)
        self.AC6 = self.get2Reg(0xB4)
        self.B1 = self.short(self.get2Reg(0xB6))
        self.B2 = self.short(self.get2Reg(0xB8))
        self.MB = self.short(self.get2Reg(0xBA))
        self.MC = self.short(self.get2Reg(0xBC))
        self.MD = self.short(self.get2Reg(0xBE))
        self.UT = 0
        self.UP = 0
        self.B3 = 0
        self.B4 = 0
        self.B5 = 0
        self.B6 = 0
        self.B7 = 0
        self.X1 = 0
        self.X2 = 0
        self.X3 = 0

    def short(self, dat):
        if dat > 32767:
            return dat - 65536
        else:
            return dat

    def setReg(self, dat, reg):
        buf = bytearray(2)
        buf[0] = reg
        buf[1] = dat
        self.i2c.send(buf, BMP180_I2C_ADDR)

    def getReg(self, reg):
        buf = bytearray(1)
        buf[0] = reg
        self.i2c.send(buf, BMP180_I2C_ADDR)
        t = self.i2c.recv(1, BMP180_I2C_ADDR)
        return t[0]

    def get2Reg(self, reg):
        a = self.getReg(reg)
        b = self.getReg(reg + 1)
        return a*256 + b

    def measure(self):
        self.setReg(0x2E, 0xF4)
        pyb.delay(5)
        self.UT = self.get2Reg(0xF6)
        self.setReg(0x34, 0xF4)
        pyb.delay(5)
        self.UP = self.get2Reg(0xF6)

    def getTemp(self):
        self.measure()
        self.X1 = (self.UT - self.AC6) * self.AC5/(1<<15)
        self.X2 = self.MC * (1<<11) / (self.X1 + self.MD)
        self.B5 = self.X1 + self.X2
        return (self.B5 + 8)/160

    def getPress(self):
        self.getTemp()
        self.B6 = self.B5 - 4000
        self.X1 = (self.B2 * (self.B6*self.B6/(1<<12))) / (1<<11)
        self.X2 = (self.AC2 * self.B6)/(1<<11)
        self.X3 = self.X1 + self.X2
        self.B3 = ((self.AC1*4+self.X3) + 2)/4
        self.X1 = self.AC3 * self.B6 / (1<<13)
        self.X2 = (self.B1 * (self.B6*self.B6/(1<<12))) / (1<<16)
        self.X3 = (self.X1 + self.X2 + 2)/4
        self.B4 = self.AC4 * (self.X3 + 32768)/(1<<15)
        self.B7 = (self.UP-self.B3) * 50000
        if self.B7 < 0x80000000:
            p = (self.B7*2)/self.B4
        else:
            p = (self.B7/self.B4) * 2
        self.X1 = (p/(1<<8))*(p/(1<<8))
        self.X1 = (self.X1 * 3038)/(1<<16)
        self.X2 = (-7357*p)/(1<<16)
        p = p + (self.X1 + self.X2 + 3791)/16
        return p

    def getAltitude(self):
        p = self.getPress()
        return (44330*(1-(p/101325)**(1/5.255)))

    def get(self):
        t = []
        t.append(self.getPress())
        t.append(self.getAltitude())
        t.append(self.getTemp())
        return t
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