发表了主题帖： 【2024 DigiKey 创意大赛】睡眠环境监测屏

睡眠环境监测屏 作者：林太太   一、作品简介 BME680 传感器集成了多个功能，可以测量气体，湿度，压力，温度，结合ESP32-S3-LCD-EV-BOARD开发板，非常适合制作成一个摆在床头的电子监视器。通过读取BME680中的数据，可以获取到常规的温度，湿度，气压数据。结合这些数据，可以计算一个舒适指数，通过观察舒适指数可以检测卧室的睡眠环境好坏。   二、系统框图 系统分为两部分，第一部分是BME680模块，用来获取环境信息；第二部分是ESP32-S3-LCD-EV-BOARD开发板，用来显示各种信息，以及时间。     三、各部分功能说明 开发环境我使用的是circuitpython。先去官网下载对应固件。这里注意一定要下载1.5版本的，因为1.5版本的电路和之前版本的不一样，因此无法兼容。 https://circuitpython.org/board/espressif_esp32s3_lcd_ev_v1.5/ 在页面中无需下载固件，可以直接插上开发板进行安装。需要注意的是板子上有两个USB口，我们要使用的是写着USB的那个口，而不是UART的口。并且需要在上电时按住板上的BOOT按键。 点击在线安装后，选择第二个选项：   如果一切顺利，接下来就可以看到安装进度条：   安装好后，按一下板上的RST按键，电脑应该就会自动识别出一个U盘，并且开发板屏幕也会亮起来，并打印出一些终端信息。到这就完成了circuitpython的固件刷写。   在开始编写代码前，首先需要联网。在U盘中的settings.toml文件中写入下面的配置信息，填写好自己家的WiFi信息，保存后然后再按一下板子上的RST按键，板子重启后应该就可以自动连接上网络。 CIRCUITPY_WIFI_SSID="" CIRCUITPY_WIFI_PASSWORD=""   下面编写代码。代码主要实现了两个功能，一个是从网络上获取时间，另一个是读取BME680的数据。所有数据得到后把它们显示在屏幕上。 代码中的关键部分是每个循环更新的信息。我在里面添加了一个舒适指数，计算方法是看当前温度，湿度，气压和一般舒适范围的偏离程度，偏离程度越大则舒适程度越低。 def update_labels(): t = ntp.datetime time_label.text = "{}:{:02}:{:02}".format(t.tm_hour, t.tm_min, t.tm_sec) date_label.text = f"{days[int(t.tm_wday)]}, {t.tm_mday}/{t.tm_mon}/{t.tm_year}" print(f"\nThe date is {days[int(t.tm_wday)]} {t.tm_mday}/{t.tm_mon}/{t.tm_year}") print("The time is {}".format(time_label.text)) temperature = bme680.temperature relative_humidity = bme680.relative_humidity pressure = bme680.pressure temperature_value_label.text = "{:0.1f}°C".format(temperature) relative_humidity_value_label.text = "{:0.1f}%".format(relative_humidity) pressure_value_label.text = "{:0.1f}hPa".format(pressure) print("\nTemperature: {}".format(temperature_value_label.text)) print("Humidity: {}".format(relative_humidity_value_label.text)) print("Pressure: {}".format(pressure_value_label.text)) comf_index = ( 1 - ( abs(temperature / 25 - 1) + abs(relative_humidity / 50 - 1) + abs(pressure / 1000 - 1) ) ) * 100 if comf_index < 50: comfortable_value_label.color = 0xFF0000 elif comf_index < 75: comfortable_value_label.color = 0xFFFF00 else: comfortable_value_label.color = 0x00FF00 comfortable_value_label.text = "Comf Index: {:0.0f}".format(comf_index) print("\n{}".format(comfortable_value_label.text))   写好程序后运行，把模块接在开发板上，IO47,48是I2C接口。然后运行程序，就可以看到程序正常运行起来。   四、作品源码   五、作品功能演示视频 [localvideo]4a3c0a6aab5f9f45d20691974c5dd5f1[/localvideo]     六、项目总结 这个项目中使用了一块非常高质量的开发板。由于是最后一批入围，时间非常紧，加上水平有限，这次对开发板的开发程度相当有限。但在活动结束后依旧可以对这块开发板进行反复把玩，一定会慢慢发挥出它的实力。

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大赛的物料收到了，包装非常严密。大赛物料主要包含ESP32-S3-LCD-EV-BOARD和BME680。其中BME680我看到必选物料中既有模块，也有芯片，那自然就直接选择使用模块了，避免了焊接的麻烦。  

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本帖最后由 林太太 于 2024-9-29 17:29 编辑   这一期Follow Me活动选的开发板是Arduino UNO R4 WiFi，Arduino十年磨一剑的产品，发布不久，第一时间做活动给大家体验。我在本次活动中主要使用了两块开发板，一块自然是Arduino UNO R4 WiFi，而另一块是Raspberry Pi Zero2 W，作为Home Assistant服务端来使用。   由于活动中有多个任务需要完成，因此我使用时间控制的方式，在代码中逐一完成任务。   入门任务：搭建环境并开启第一步Blink / 串口打印Hello EEWorld！   使用时间循环的方式，闪烁板载Led灯，并在灯每次闪烁完成后，在串口中打印Hello EEWorld！ void task1() { unsigned long start_time = millis(); while (millis() - start_time < 20000) { digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); delay(1000); digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); delay(1000); Serial.println("Hello, EEWorld!"); } }      基础任务：驱动12x8点阵LED；用DAC生成正弦波；用OPAMP放大DAC信号；用ADC采集并且打印数据到串口等其他接口可上传到上位机显示曲线   LED矩阵使用起来非常方便，只需要在程序中定义出一个矩阵来，矩阵的形状和板子上的实际矩阵一致。接下来只需要把想要点亮的led标记为1就可以。 byte frame[8][12] = { { 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0 }, { 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, { 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0 }, { 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0 }, { 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0 }, { 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0 }, { 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }, { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 } };   循环里，只需要不停的把A3，也就是运算放大器输出引脚的数据在串口中打印出来就可以。 void task2() { unsigned long start_time = millis(); while (millis() - start_time < 20000) { Serial.println(analogRead(A3)); } } 运放连线我使用的是电压跟随器的方式，也就是只需要短路A0,A1，以及A2,A3就可以。A0是DAC输出的正弦波， 从A1运放的正向输入端输入；反相输入端A2与输出A3短接，形成电压跟随器。        进阶任务+扩展任务二：通过Wi-Fi，利用MQTT协议接入到开源的智能家居平台HA（HomeAssistant）；通过外部SHT40温湿度传感器，上传温湿度到HA，通过HA面板显示数据   在这个任务中，要使用几个第三方库，需要自行去库管理器里安装。 #include <ArduinoHA.h> #include <ArduinoJson.h> #include <Adafruit_SHT4x.h> 首先要创建一些实例，然后初始化。 WiFiClient client; HADevice device(MQTT_ID); HAMqtt mqtt(client, device); HASensorNumber tmpt("uno_r4_tmpt"); HASensorNumber hmdt("uno_r4_hmdt"); Adafruit_SHT4x sht4 = Adafruit_SHT4x(); void wifi_init() { if (WiFi.status() == WL_NO_MODULE) { Serial.println("Communication with WiFi module failed!"); while (true) {} } if (WiFi.firmwareVersion() < WIFI_FIRMWARE_LATEST_VERSION) { Serial.println("Please upgrade the firmware"); } // Serial.print("Attempting to connect to Network named: "); // Serial.println(WIFI_UUID); WiFi.begin(WIFI_UUID, WIFI_PWD); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(1000); Serial.print("."); } Serial.println("\nWiFi Connected!"); // Serial.println(WiFi.localIP()); } 接着循环里把传感器获取到的数据发布出去就可以了。 void task_last() { static unsigned long last_time; if (millis() - last_time > 1000) { last_time = millis(); sensors_event_t humidity, temp; sht4.getEvent(&humidity, &temp); tmpt.setValue(temp.temperature); hmdt.setValue(humidity.relative_humidity); } }   到此为止仅完成了Arduino部分的代码。不要忘记还有一个树莓派，Home Assistant的服务器需要搭建在上面。   先下载树莓派官方的Imager工具。 下面图片使用了官方的动图，因此我们需要根据实际情况做一些调整，比如要把设备选择成Raspberry Pi Zero2W。接着按照下图选择Home Assistant固件，然后选好目标TF卡后，直接烧录。 烧录完成后，把TF卡插入树莓派。   上电后，进入HA的管理界面，在ADD-ON STORE里添加Mosquitto broker。接着在Devices & Services里面添加MQTT，填入本机IP，就完成了全部配置。   先给Arduino接好线，SCL 和SDA对应连接。   然后给Arduino上电，再打开HA面板，就可以看到传感器数据。     至此，所有任务就全部完成了。   这一期Follow Me活动选的开发板是Arduino UNO R4 WiFi，Arduino十年磨一剑的产品，发布不久，第一时间做活动给大家体验。非常好玩。希望往后的活动也能多有这样趣味性比较高，但难度较低的开发板，让大家学习体验。   项目下载： https://download.eeworld.com.cn/detail/%E6%9E%97%E5%A4%AA%E5%A4%AA/634527

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