Bluetooth-метеостанция на Arduino для начинающих

от автора

В данной статье я расскажу о том, как сделать первый шаг в мир Arduino и смастерить собственную метеостанцию. Метеостанция будет состоять из двух модулей: один модуль будет считывать информацию с подключенных датчиков, другой — выводить считанные данные на небольшой экран. Для передачи информации будем использовать Bluetooth.

Также приведу информацию по настройке BT-модулей для работы друг с другом.

image

Итак, поехали!

С чего начать?

Начнем с того, что для того чтобы начать свои первые поделки на платформе Arduino не требуется обширных знаний. Всю информацию можно получить из интернета, в частности, очень помогли обучающие уроки от Amperka.ru.

Подготовка

Для изготовления прототипов устройств понадобятся следующие элементы:

  • Фоторезистор 500 кОм (x1)
  • Барометр BMP085 (x1)
  • BT-модуль HC-05 (x2)
  • LCD дисплей, ЖК экран LCM 1602 i2c (x1)
  • Набор эл. компонентов (макетная плата, резисторы, диоды) (x1)
  • Arduino UNO R3 (x2)

Для прошивки будем использовать родную Arduino IDE.

Хочу обратить внимание на то, что хотя бы один модуль должен быть HC-05 (не 06!), это важно. Дело в том, что HC-06 не поддерживает режим master, т.о. взяв оба модуля 06 нам не удастся настроить их на работу друг с другом. Я решил взять оба модуля HC-05 чтобы заодно избежать проблем с совместимостью, если таковые возникнут.

Нюансы настройки BT-модулей будут описаны ниже.

image

Оба модуля встроены в шилд, то есть проблем с подключением к плате Arduino возникнуть не должно.

Начинаем сборку

Подключаем фоторезистор

Сопротивление фоторезистора зависит от света, попадающего на него. Используя фоторезистор в связке с обычным резистором, мы получаем делитель напряжения, в котором напряжение проходящее через фоторезистор, изменяется, в зависимости от уровня освещенности.

Механизм получения полезной информации от датчика очень прост: функция analogRead(pin_number) вернет значение, которое будет представлять степень освещенности. Чувствительностью датчика можно управлять играясь с резисторами разных номиналов; на мой взгляд, 10кОм — оптимальный номинал.

image

Пример кода

int lightPin= 0; //номер входа, к которому подключен фоторезистор void setup() { } void loop() {   int light = analogRead(lightPin); } 

Датчик давления и температуры

Для измерения температуры, давления, а также высоты над уровнем моря будем использовать барометр BMP085.

image

Для подключения датчика BMP085 к Arduino нам понадобится 4 контакта:

  • Vcc – подключаем к питанию +5в
  • SDA – SDA на плате Arduino (A4)
  • SCL – SCL на плате Arduino (A5)
  • GND – подключаем к земле

image

Для снятия значений с датчика необходимо подключить билиотеку Adafruit.

Пример кода

 #include <Wire.h> #include <Adafruit_Sensor.h> #include <Adafruit_BMP085_U.h> Adafruit_BMP085_Unified bmp = Adafruit_BMP085_Unified(10085); void setup(void) { /* Initialise the sensor */   if(!bmp.begin())   {     /* There was a problem detecting the BMP085 ... check your connections */     Serial.print("Ooops, no BMP085 detected ... Check your wiring or I2C ADDR!");     while(1);   } } void loop(void) {   sensors_event_t event;   bmp.getEvent(&event);   if (event.pressure)   {     float pressure = event.pressure;          float temperature;     bmp.getTemperature(&temperature);      float seaLevelPressure = SENSORS_PRESSURE_SEALEVELHPA;     float altitude = bmp.pressureToAltitude(seaLevelPressure, event.pressure);    } } 

Arduino со всеми подключенными датчиками

image

Подключение дисплея

Контакты дисплея LCD1602 подключаются аналогично, как и для BMP085:

  • ЖК SDA -> Arduino SDA (A4)
  • ЖК SCL -> Arduino SCL (А5)
  • ЖК GND -> Arduino GND
  • ЖК VCC -> Arduino 5V

image

Пример кода

/* В примере показано использование LCD экрана 1602. */   #include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h>   LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // Параметры: Адрес устройства, размер экрана   void setup() {     lcd.init();     // Инициализация lcd     lcd.backlight();     // Включаем подсветку     // Курсор находится в начале 1 строки     lcd.print("Hello");     // Выводим текст     lcd.setCursor(0, 1);     // Устанавливаем курсор в начало 2 строки     lcd.print("World!");     // Выводим текст }   void loop() { } // Подробнее: http://xrobot.by/modules/lcd_4_4#ixzz3vQXoFKOj 

Подключение Bluetooth

А теперь самое интересное. «Насаживаем» наши шилды с bt-модулем на нашу Arduino:

image

Master-устройство будет подключаться к Slave-устройству, которое будет ждать входящего подключения. На одной из плат устанавливаем переключатель в H, это и будет наш master. На другой плате — в L, это будет slave.

image

Прикрепив модули к Arduino можно начинать настройку. Для настройки master-a нужно будет послать некоторый набор команд в bt-модуль, будем делать это с помощью Serial Monitor (Ctrl+Shift+M). При обмене сообщениями рекомендуется выставить Baud rate -> 38400 & «Both NL&CR».

Послав команду «AT» и нажав отправить, мы ожидаем ответ «OK». Если это так — плата подключена правильно, можно продолжать. Если нет — стоит вернуться на пару шагов назад и проверить корректность подключения bluetooth-модуля.

Несколько важных АТ-команд, которые нам могу пригодиться:

AT — просто вернет «OK», значит всё в порядке
AT+NAME? — вернет имя модуля. Мы также можем задать своё имя, послав, например, AT+NAME=WEATHER_MONITOR
AT+ROLE? — одна из ключевых команд, вернет роль устройства, master/slave. Задать значение можно с помощью AT+ROLE=0 — перевести в режим slave, либо AT+ROLE=1 — режим master.
AT+PSWD? — вернёт пин-код, используемый для подключения.
AT+ADDR? — вернёт адрес устройства, например «14:2:110007». Стоит заметить, что при использовании адреса в посылаемых AT-командах двоеточия ":" нужно заменять запятыми ",", т.о. «14:2:110007» -> «14,2,110007».

Настройка Slave’a

Тут никаких телодвижений не требуется, поэтому просто подключаем плату к питанию.

Настройка Master’a

Этап первый. Конфигурация.

  1. Посылаем AT+ORGL, тем самым возвращая модуль к его изначальной конфигурации
  2. Имя модуля можно изменить, послав AT+NAME=myname.
  3. AT+RMAAD — удаляем информацию о предыдущих «спариваниях».
  4. AT+PSWD=1234 — устанавливаем пароль
  5. AT+ROLE=1 — говорим устройству, что оно будет работать в master режиме.
  6. AT+CMODE=1 — говорим устройству, что оно будет подключаться к любым адресам.

Этап второй. Подключение.

  1. Отправляем команду AT, чтобы удостовериться, что модуль подключен и готов к работе.
  2. AT+INIT — инициализация. Если в ответ получаем ERROR(17) — ничего страшного, значит команда инициализации уже посылалась, продолжаем работу.
  3. AT+INQ — начинаем поиск доступных BT-устройств, ответ будет содержать список из адресов
  4. AT+LINK=<адрес> — тут происходит непосредственно подключение к slave-устройству. Команда на подключение может, например, выглядеть так: AT+LINK=14,2,110007.

После выполнения последней команды диоды начнут мигать с меньшей частотой, что говорит об успешном подключении.

Финишная прямая

На этом почти всё. Остается написать скетчи, в которых мы считываем-отправляем-принимаем-отображаем погодные данные. При желании можно отказаться от макетной платы и приступить к пайке, а затем поместить конструкции в корпуса.

Результат работы

image
image
image
image

Скетчи:

Код метео-монитора

#include <SoftwareSerial.h> #include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h>    LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // Параметры: Адрес устройства, размер экрана    #define rxPin 2 #define txPin 3  SoftwareSerial btSerial(rxPin, txPin);  bool isDisplayingMode = true;   void setup() {    lcd.init();    lcd.backlight();    // define pin modes for tx, rx pins:    pinMode(rxPin, INPUT);    pinMode(txPin, OUTPUT);    btSerial.begin(38400);     Serial.begin(38400);    Serial.println("Serial started");                    lcd.print("    Waiting");    lcd.setCursor(0, 1);    lcd.print(" for connection");        btSerial.println("AT");    while (!btSerial.available());    while (btSerial.available() > 0)         char c = btSerial.read();    btSerial.println("AT+INIT");    while (!btSerial.available());    while (btSerial.available() > 0)         char c = btSerial.read();    btSerial.println("AT+INQ");    while (!btSerial.available());    while (btSerial.available() > 0)         char c = btSerial.read();    btSerial.println("AT+LINK=2014,5,191146");      while (!btSerial.available());    while (btSerial.available() > 0)         char c = btSerial.read();    }  void loop() {      int i = 0;   char someChar[32] = {0};   // when characters arrive over the serial port...   bool availible = Serial.available();   if(availible) {     do{         someChar[i++] = Serial.read();       //As data trickles in from your serial port you are grabbing as much as you can,        //but then when it runs out (as it will after a few bytes because the processor        //is much faster than a 9600 baud device) you exit loop, which then restarts,        //and resets i to zero, and someChar to an empty array.So please be sure to keep this delay        delay(3);                         }while (Serial.available() > 0);      lcd.clear();     Serial.println(i);     btSerial.println(someChar);     Serial.println(someChar);   }     lcd.setCursor(0, 0);   while(btSerial.available())        {         if (isDisplayingMode)         {           lcd.clear();           isDisplayingMode = false;         }         char c = (char)btSerial.read();         Serial.print(c);                   if (c != 13 && c != 10)           lcd.print(c);         if (c == '\n')           lcd.setCursor(0, 1);       } } 

Код метео-сенсора

#include <SoftwareSerial.h> #include <Wire.h> #include <Adafruit_Sensor.h> #include <Adafruit_BMP085_U.h>  Adafruit_BMP085_Unified bmp = Adafruit_BMP085_Unified(10085); int lightSensorPin = 0;  #define rxPin 2 #define txPin 3  SoftwareSerial btSerial(rxPin, txPin);  struct SensorData {   float Pressure;   float Temperature;   float Altitude;   float Lightness;   void DisplaySensorData() {     Serial.print("Light:       ");     Serial.print(this->Lightness, 2);     Serial.println("%");     Serial.print("Altitude:    ");      Serial.print(this->Altitude);      Serial.println(" m");     Serial.print("Temperature: ");     Serial.print(this->Temperature);     Serial.println(" C");     /* Display atmospheric pressue in hPa */     Serial.print("Pressure:    ");     Serial.print(this->Pressure);     Serial.println(" hPa");     Serial.println(""); }  void DisplaySensorDataInTwoRows() {     Serial.print("Temp: "); Serial.print(this->Temperature); Serial.println(" C");     Serial.print("Pr: "); Serial.print(this->Pressure); Serial.println(" Pa");     delay(1000);         Serial.print("Alt: "); Serial.print(this->Altitude); Serial.println(" m");     Serial.print("Light: "); Serial.print(this->Lightness); Serial.println(" %");     delay(1000); } void SendDataToRemote() {     btSerial.print("Temp: "); btSerial.print(this->Temperature); btSerial.print(" C\n");     btSerial.print("Pr:   "); btSerial.print(this->Pressure); btSerial.print(" hPa\n");     delay(5000);         btSerial.print("Alt:   "); btSerial.print(this->Altitude); btSerial.print(" m\n");     btSerial.print("Light: "); btSerial.print(this->Lightness); btSerial.print(" %  \n");     delay(5000); } };    void displaySensorDetails(void) {   sensor_t sensor;   bmp.getSensor(&sensor);      Serial.println("------------------------------------");   Serial.print  ("Sensor:       "); Serial.println(sensor.name);   Serial.print  ("Driver Ver:   "); Serial.println(sensor.version);   Serial.print  ("Unique ID:    "); Serial.println(sensor.sensor_id);   Serial.print  ("Max Value:    "); Serial.print(sensor.max_value); Serial.println(" hPa");   Serial.print  ("Min Value:    "); Serial.print(sensor.min_value); Serial.println(" hPa");   Serial.print  ("Resolution:   "); Serial.print(sensor.resolution); Serial.println(" hPa");     Serial.println("------------------------------------");   Serial.println("");   delay(500); }  void setup(void)  {    // define pin modes for tx, rx pins:    pinMode(rxPin, INPUT);    pinMode(txPin, OUTPUT);    btSerial.begin(38400);       Serial.begin(9600);   Serial.println("Pressure Sensor Test"); Serial.println("");          /* Initialise the sensor */   if(!bmp.begin())   {     /* There was a problem detecting the BMP085 ... check your connections */     Serial.print("Ooops, no BMP085 detected ... Check your wiring or I2C ADDR!");     while(1);   }        /* Display some basic information on this sensor */   displaySensorDetails(); } int counter = 0; void loop(void)  {   /* Get a new sensor event */    sensors_event_t event;   bmp.getEvent(&event);   SensorData data;   /* Display the results (barometric pressure is measure in hPa) */   if (event.pressure)   {     data.Pressure = event.pressure;          float temperature;     bmp.getTemperature(&temperature);     data.Temperature = temperature;      /* Then convert the atmospheric pressure, and SLP to altitude         */     /* Update this next line with the current SLP for better results      */     float seaLevelPressure = SENSORS_PRESSURE_SEALEVELHPA;     float altitude = bmp.pressureToAltitude(seaLevelPressure, event.pressure);     data.Altitude = altitude;            int lightValue = analogRead(lightSensorPin);     float lightValueInPercent = 1.0 * lightValue / 1024 * 100;     data.Lightness = lightValueInPercent;          //data.DisplaySensorDataInTwoRows();       }   else   {     Serial.println("Sensor error");   }   Serial.println("");   data.SendDataToRemote(); } 

На этом всё. Спасибо за внимание!

ссылка на оригинал статьи http://geektimes.ru/post/268524/


Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *