MicroPython教程之TPYBoard开发板DIY小型家庭气象站

Posted 2020-10-12

　　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：

 

　　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。

 

　　BMP180实物图

　　硬件接线图

 

　　效果展示图

 

　　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