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【N32G457 】多功能环境状态检测记录仪

发布于 2022-03-19 14:08:04 浏览：754 订阅该版

环境是我们生存的重要条件，因此对它的了解就十分的重要，例如对居住环境质量的评估、环境状态的网点检测、家居管控乃至天气的监测与预报等。反应环境状态的参数有许多，这里仅对温度、大气压强及光照强度加以检测，该作品具有较强的扩展性，对需要的功能可在此基础上加以二次开发。
为了体现检测仪的便携式特点，其显示屏为0.96寸的双色OLED屏。在外挂串口屏的情况下，通过串行通讯可实现数据曲线的绘制，在使用记录模块的情况下，可将检测数据存入TF卡，并以文件的形式加以保存，以便于后续的数据处理。 
为标记数据的采集时间点，模拟设计了一个RTC计时器，并可通过按键来进行校时。
在硬件设计上，是以N32G457开发板为基础，并利用板载的3个按键来控制功能处理及参数设置。此外，为进行环境状态的检测，配有相关的功能模块来进行检测，其中BH1750模块用于检测光照强度值，是I2C接口器件；BMP085模块用于检测温度和大气压，是I2C接口器件；DHT22模块用于检测温湿度，是单总线器件。
该设计的硬件框架如图1所示， 其实物构成如图2所示。
![1.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/4cde285ae0b7e50c7ce52ffc4cfe464a.jpg)
图1 硬件框架

![2.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/a5c3ec721a3fcc36ed272fc516f555c7.jpg.webp)
图2实物构成

各功能模块的引脚使用情况为：
BH1750：
SCL--- PE2
SDA--- PE4
BMP085：
SCL--- PE8
SDA--- PE9
DHT22：
out--- PE5
OLED：
SCL--- PB6（硬件I2C）
SDA--- PB7
SCL--- PE1（软件I2C）
SDA--- PE3
ADC1---PA1（通道2）
UART1:
TX1--- PA9（记录模块）
RX1--- PA10
UART2:
TX2--- PA2（串口屏）
RX2--- PA3

在软件设计中，是按功能来划分软件模块，其中BH1750模块用于检测光照强度值；BMP085模块用于检测温度和大气压；DHT22模块用于检测温湿度；OLED屏显示模块用于检测数据的显示；按键模块用于键入处理；串行通讯模块用于数据的方式处理，以控制串口设备的功能处理，如串口屏的波形绘制，记录模块的数据记录；N32G457主程序用于控制处理的流程。
该设计的软件框架如图2所示，在按键的控制下可实现RTC计校时与传感器检测的显示切换。
![3.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/940096dfba97c6b23545e812277ae50e.jpg.webp)
图3 软件框架

在软件开发工具的选择上，受参赛的要求是使用RT-Thread，其实使用MDK也是十分方便的。
在设计过程中，是以功能单元进行逐个开发与测试的，最终再加以整合与调试。
各功能单元的测试效果见图4至图10所示。
在N32G457中，是以软RTC来完成计时的，实现图4所示时间更新的函数为：
```
void rtc_play(void)
{
       time_t now;
       struct tm *t;
       now = time(RT_NULL);
       t=localtime(&now);
       if(t->tm_sec!=tp)
       {
           tp= t->tm_sec;
           OLED_ShowNum(20,4, t->tm_hour,2,16);
           OLED_ShowNum(44,4, t->tm_min,2,16);
           OLED_ShowNum(68,4, t->tm_sec,2,16);
       }
}
```

![4.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/2470605d9c4c68bdba5527ec98a26080.jpg.webp)
图4时钟计时效果

![5.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/b11255f7d5d4d379442f173a3cab774f.jpg.webp)
图5 光强检测效果

![6.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/756ab70986453b26e88ebed02327c02a.jpg.webp)
图6温度大气压检测

![7.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/59f8f6f509d49240fb62c8716dc3a6ec.jpg.webp)
图7温温度检测

![8.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220319/dada3b0622b860d021b1040438fc2d5e.jpg.webp)
图8传感器检测

在使用硬件I2C驱动OLED屏时，其显示效果如图9所示，尽管它配置了多种字体但对这款OLED屏来讲还是不太贴合，若选小些的字号吧，字体太小看着费劲；换大些的字号则只能显示3行。还是使用自定义的8*16点阵的字库为好。
![9.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220324/15e093b05ff5825d71a5998605b5494b.jpg.webp)
图9模拟量检测

![10.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220324/8b634a6df277561cc5c0af9e793b61c6.jpg)
图10数据记录测试

![11.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220328/737011ba7b6c1b48ab5cabb2378d7369.jpg.webp)
图11 串口设备连接

![12.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220328/a88f1d8805a8b54c25c6ee1c09fa5e8c.jpg.webp)
图12 波形曲线绘制

在使用串口屏进行波形图的绘制时，是采用以下的指令格式：
add 14,2,40    // 指令 ，对象，通道，数值
具体发送的内容为：
61 64 64 20 31 34 2C 32 2C 34 30 FF FF FF
通过UART2对指令的发送，来绘制波形图。
rt_device_write(serial2, 0, ch1, 14);
rt_device_write(serial2, 0, ch2, 14);
rt_device_write(serial2, 0, ch3, 14);

受时间的限制，该设计还是存在一定改善空间的，如以SD卡来记录检测的数据等，只好以串口数据记录模块来完成检测数据的文件记录功能。

视频演示效果：
1）传感器检测与功能切换：
https://www.bilibili.com/video/BV16i4y1r7KS/
2）波形绘制与记录：
https://www.bilibili.com/video/BV1qS4y1N7iB/

工程文件：
[N32G457__rcjb.zip](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220324/e25f11bae32e32c90bbf62a0c0973bfa.zip)