Lekce 10 - Arduino - Měření tlaku a teploty s OLED displejem

V předchozí lekci, Arduino - Sedmisegmentový displej a pole, jsme si ukázali práci se sedmisegmentovým displejem, na kterém jsme postupně rozsvítili číslice.

Dnes si v Arduino tutoriálu sestavíme a oživíme měřič teploty a tlaku s OLED displejem. Jedná se tentokrát o komponenty, které nenalezneme ve virtuálním prostředí Tinkercadu, budeme tedy tvořit reálný Arduino projekt. Výsledek bude následující:

Arduino BMP280 a OLED displej - Arduino - Hardware

Modul BMP280

K měření použijeme modul BMP280. Je třeba rozlišovat mezi modulem a senzorem. Modul většinou představuje desku plošných spojů (anglická zkratka je PCB), na níž je integrovaný senzor s příslušnou elektronikou - rezistory, kondenzátory, děliči napětí apod.

Modul BMP280 sestává ze senzoru BMP280 od firmy Bosch a pasivních součástek, rezistorů a kondenzátoru. Umožňuje měření teploty a tlaku a jedná se o MEMS (zkr. Micro-Electro-Mechanical Systems), tedy mechanické konstrukce velmi malých rozměrů (pod 1 mm). Samotný senzor má rozměry 2,5 mm x 2 mm x 0,95 mm.

Výrobce udává rozsahy a přesnost měření následovně:

Absolutní přesnost tlaku	~ ±1 hPa
Relativní přesnost tlaku	± 0.12 hPa
Absolutní přesnost teploty	~ ±1 °C
Rozsah	300...1100 hPa, -40...85°C

Zdroj: https://www.bosch-sensortec.com/…mp280-1.html.

OLED displej

OLED displej sestává z organické diody emitující světlo (OLED nebo Organic LED), známé také jako organická EL (organická elektroluminiscenční). Jedná se o diodu, v níž je emisní elektroluminiscenčních vrstvou film organické sloučeniny, který vyzařuje světlo v reakci na elektrický proud.

Seznam součástek

Na zapojení projektu budeme potřebovat tyto součástky:

Arduino Nano a USB kabel na nahrání kódu,
modul BMP280,
OLED displej 0x96 ,
nepájivé pole a
propojovací kabely.

Zapojení obvodu

Ukažme si jak vše zapojíme:

Zapojení OLED displeje a senzoru BMP280 do Arduino - Arduino - Hardware

Modul BMP280 propojíme s Arduino pomocí čtyř dupont kabelů. Dva slouží k napájení (VCC → 3v3 a GND → GND) a další dva kabely na I2C komunikaci (SCL → A5 a SDA → A4). Senzor pracuje s přesností 100 Pa a 1 °C. OLED displej komunikuje prostřednictvím I2C protokolu a stačí ho tedy s Arduinem propojit stejně jako senzor.

Programování modulu a displeje

Obvod máme zapojený, můžeme tedy začít s programováním.

Knihovny

Pro kompilaci kódu budeme potřebovat tyto knihovny, které je nutné rozbalit ve složce pro knihovny:

Adafruit_BMP280.h pro modul BMP280,
Adafruit_SSD1306.h pro OLED displej a
Fonts/FreeSerif9pt7b.h pro zmenšení fontu.

Hlavička programu

Na začátku vypíšeme knihovny, které budeme nutně potřebovat. Bez nich se kód nezkompiluje:

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Fonts/FreeSerif9pt7b.h>
#include <Adafruit_BMP280.h>

Dále zadáme I2C adresu senzoru BMP280. Pozor, setkal jsem se se senzory, které měly jinou adresu, než bylo deklarováno výrobcem. Šlo o čínské napodobeniny. V takovém případě je nutné zjistit jejich adresu. Použijeme i příkaz na restart displeje po stisknutí resetovacího tlačítka:

#define OLED_ADDR   0x3C
Adafruit_SSD1306 display(-1);

Proměnné

Poté si nadefinujeme proměnné temp a pressure pro teplotu a tlak a inicializujeme senzor z knihovny:

// BMP280
float temp;
float pressure;
Adafruit_BMP280 bmp; // I2C

Dále si vytvoříme proměnnou pro grafické zobrazení stupně u jednotky °C:

// symbol
// degree for Celsius
const unsigned char degree [] PROGMEM =
{
 0xe,0x11,0x11,0x11,0xe,0x0,0x0,0x0
};

Užitečné příkazy

Nyní si ukažme několik užitečných příkazů.

Displej vyčistíme takto:

display.clearDisplay();

Takto nastavíme kurzor na pozici x, y:

display.setCursor(1, 12);

Zobrazíme řetězec a proměnnou na displeji:

display.print("Nejaky text.");
display.print(nazev_promenne);

Předchozí příkazy jen nastaví to, co chceme zobrazit. Aby to displej opravdu zobrazil, musí se za příkazy zapsat:

display.display();

Pomocné funkce

Jíž víme, jak vypisovat na displej, pojďme si připravit funkce našeho programu.

Na začátku spuštění se zobrazí na displeji informace o přesnosti senzoru. Na to slouží funkce display_info():

void display_info()
{
  //display.drawPixel(120, 50, WHITE);
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(1, 11);
  display.print("Accuracy");
  display.setCursor(1, 38);
  display.print("1 ");
  display.drawBitmap(20, 26,  degree, 8,5 , WHITE);
  display.setCursor(28, 38);
  display.print("C");
  display.setCursor(1, 57);
  display.print("100");
  display.setCursor(50, 57);
  display.print("Pa");
  display.display();
}

Pro zobrazení naměřených údajů slouží funkce display_values():

void display_values()
{
  // display.drawPixel(120, 50, WHITE);
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(1, 12);
  display.print("BMP280");
  display.setCursor(1, 38);
  display.print(temp);
  display.drawBitmap(50, 26,  degree, 8,5 , WHITE);
  display.setCursor(58, 38);
  display.print("C");
  display.setCursor(1, 57);
  display.print(pressure);
  display.setCursor(85, 57);
  display.print("Pa");
  display.display();
}

Inicializace komponent

Funkci setup() přidáme za účelem inicializace komunikace se senzorem a displejem. Zároveň v ní nastavíme vlastnosti textu, tj. velikost a font a nakonec vypíšeme informace o senzoru zavoláním naší pomocné funkce:

void setup()
{
   bme.begin();

  // setup for oled display
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, OLED_ADDR);
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setFont(&FreeSerif9pt7b);
  display.setCursor(1, 12);
  display_info();
  delay(1500);
}

Hlavní smyčka

Nyní přidáme funkci loop(). V ní program změří a uloží naměřené hodnoty teploty a tlaku do příslušných proměnných. Následně zavolá funkci display_values(), která zjištěné hodnoty vypíše:

void loop()
{
  temp = bme.readTemperature();
  pressure = bme.readPressure();
  display_values();
}

Celý kód

Ukažme si na závěr znovu celý kód pro zkopírování a vyzkoušení v projektu:

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Fonts/FreeSerif9pt7b.h>
#include <Adafruit_BMP280.h>

// OLED display
#define OLED_ADDR   0x3C
Adafruit_SSD1306 display(-1);  // - 1 for restart display with restart button on arduino board

// BMP280
float temp;
float pressure;
Adafruit_BMP280 bmp; // I2C

// symbol
// degree for Celsius
const unsigned char degree [] PROGMEM =
{
  0xe,0x11,0x11,0x11,0xe,0x0,0x0,0x0
};

void setup()
{
   bme.begin();

  // setup for oled display
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, OLED_ADDR);
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setFont(&FreeSerif9pt7b);
  display.setCursor(1, 12);
  display_info();
  delay(1500);
}

void loop()
{
 temp= bme.readTemperature();
 pressure = bme.readPressure();
 display_values();
}

void display_info()
{
  //display.drawPixel(120, 50, WHITE);
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(1, 11);
  display.print("Accuracy");
  display.setCursor(1, 38);
  display.print("1 ");
  display.drawBitmap(20, 26,  degree, 8,5 , WHITE);
  display.setCursor(28, 38);
  display.print("C");
  display.setCursor(1, 57);
  display.print("100");
  display.setCursor(50, 57);
  display.print("Pa");
  display.display();
}

void display_values()
{
  //display.drawPixel(120, 50, WHITE);
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(1, 12);
  display.print("BMP280");
  display.setCursor(1, 38);
  display.print(temp);
  display.drawBitmap(50, 26,  degree, 8,5 , WHITE);
  display.setCursor(58, 38);
  display.print("C");
  display.setCursor(1, 57);
  display.print(pressure);
  display.setCursor(85, 57);
  display.print("Pa");
  display.display();
}

Příště, v lekci Arduino - Druhy motorů a programování servo motoru, si ukážeme různé druhy motorů, které máme k dispozici a vytvoříme další projekt, v němž se naučíme zapojit a naprogramovat servo motor.

Článek pro vás napsal michal

Uživatelské hodnocení:

12 hlasů

Autor sa venuje vzdelávaniu a má rad novinky vo vzdelávani.

Aktivity

Nejčastěji vyhledáváné