基于Arduino開(kāi)發(fā)板和諾基亞5110 LCD顯示屏的紫外線強(qiáng)度計(jì)案例

紫外線（Ultraviolet rays），簡(jiǎn)稱UV，是太陽(yáng)發(fā)出的光線。由于臭氧層的消耗，這些射線趨于達(dá)到極高的限值，可能導(dǎo)致皮膚曬傷等。這就是為什么始終需要每天和每小時(shí)對(duì)紫外線指數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以幫助人們保持追蹤和保持安全的原因。為了進(jìn)行監(jiān)控，為什么不擁有個(gè)人紫外線強(qiáng)度計(jì)？

在本篇文章中，我們將使用Arduino開(kāi)發(fā)板和諾基亞5110 LCD顯示屏以及紫外線傳感器（UVM30A）來(lái)制作一款紫外線強(qiáng)度計(jì)。諾基亞5110用于顯示紫外線強(qiáng)度指數(shù)，這個(gè)是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位，用于表示在特定位置和特定時(shí)間遇到的來(lái)自太陽(yáng)的紫外線強(qiáng)度。

測(cè)量特定位置和特定時(shí)間的紫外線指數(shù)的目的是為了防止人們受到高紫外線指數(shù)射線所引起的危險(xiǎn)，因?yàn)楦咦贤饩€射線可能會(huì)導(dǎo)致諸如曬傷等現(xiàn)象。它還可以用來(lái)指導(dǎo)人們，以便他們能夠采取足夠的保護(hù)措施，例如每天使用防曬霜、太陽(yáng)鏡、帽子等。試圖將紫外線指數(shù)與適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)設(shè)備匹配的紫外線防護(hù)圖如下所示：

從該圖表可以看出，當(dāng)紫外線水平極高時(shí)，建議留在室內(nèi)，原因是紫外線指數(shù)室內(nèi)大部分為零。這意味著在測(cè)試我們將要制造的設(shè)備時(shí)，應(yīng)將其拿到外面，如下圖所示，因?yàn)樵谑覂?nèi)測(cè)試時(shí)該值不會(huì)改變。

本文中將使用的UVM30A紫外線傳感器是一個(gè)具有幾乎線性輸出的低成本模擬傳感器。這意味著傳感器的輸出分別隨紫外線輻射的成比例增加而增加。從傳感器數(shù)據(jù)表中摘錄出的傳感器輸出（以mV為單位）相對(duì)于紫外線指數(shù)的圖表如下所示。

UV指數(shù)與傳感器輸出電壓之間的線性關(guān)系

它是一個(gè)由VCC、GND和模擬信號(hào)輸出組成的簡(jiǎn)單的三引腳傳感器，這樣就可以開(kāi)始工作了。

所需的組件

● 紫外線傳感器

● Arduino Uno開(kāi)發(fā)板

● 諾基亞5110 LCD顯示屏

● 面包板

● 連接導(dǎo)線

原理圖

準(zhǔn)備好所有組件之后，請(qǐng)按照以下示意圖進(jìn)行原理圖連接：

我們?cè)谥暗奈恼轮薪榻B了將N0kia 5110 LCD連接到Arduino開(kāi)發(fā)板的方法，但在本文中，我們?nèi)粤谐隽艘_圖的連接方式。同時(shí)本文給出了UV傳感器與Arduino開(kāi)發(fā)板的連接方式。

UV傳感器與Arduino開(kāi)發(fā)板的引腳連接表

諾基亞5110 LCD與Arduino開(kāi)發(fā)板之間的引腳連接表：

在編寫(xiě)代碼之前，請(qǐng)仔細(xì)檢查連接以確認(rèn)一切正常。

代碼

此項(xiàng)目的代碼非常簡(jiǎn)單，我們僅使用一個(gè)庫(kù)（諾基亞5110 LCD庫(kù)）與LCD進(jìn)行通信?？梢詮拇随溄?a href="http://wenjunhu.com/soft/special/" target="_blank">下載該庫(kù)。該代碼的基本操作是讀取傳感器輸出連接到的模擬引腳0（A0），并將其轉(zhuǎn)換為mV，以便我們可以與UV指數(shù)表中的值進(jìn)行比較，并計(jì)算該特定位置和時(shí)間的UV指數(shù)。在計(jì)算并確定了紫外線指數(shù)之后，該指數(shù)通過(guò)諾基亞5110 LCD顯示給用戶。下圖顯示了用于比較的紫外線指數(shù)表。

與往常一樣，我們將代碼分成小塊，并在給出完整代碼之前進(jìn)行解釋。首先，我們?cè)诖a中要做的第一件事是導(dǎo)入諾基亞5110 LCD庫(kù)，該庫(kù)是顯示屏所必需的。

//////////////////////////////////////////////

// Arduino UV Meter //

// with NOKIA 5110 LCD //

// http://www.educ8s.tv //

/////////////////////////////////////////////

#include

導(dǎo)入庫(kù)后，我們開(kāi)始聲明將在代碼中使用的其他變量和常量。

LCD5110 lcd(8,9,10,12,11);

extern unsigned char BigNumbers[];

extern uint8_t splash[];

extern uint8_t ui[];

String UV = "0";

完成后，我們轉(zhuǎn)到setup函數(shù)。我們要做的第一件事是初始化LCD，然后設(shè)置顯示器的字體，使用lcd.clrScr()清除屏幕，然后繪制初始位圖。

void setup() {

lcd.InitLCD();

lcd.setFont(BigNumbers);

lcd.clrScr();

lcd.drawBitmap(0, 0, splash, 84, 48);

在執(zhí)行drawBitmap命令之后，我們更新LCD以反映更改，并延遲3000毫秒以確保啟動(dòng)畫(huà)面在屏幕上停留的時(shí)間足夠長(zhǎng)。

lcd.update();

delay(3000);

}

setup函數(shù)結(jié)束后，我們進(jìn)入loop()函數(shù)，這里調(diào)用readSensor函數(shù)，該函數(shù)從UV傳感器讀取值，將其轉(zhuǎn)換為mV并將其與Index表進(jìn)行比較以獲得mV的UV索引匹配讀入的值。

void loop() {

int stringLength = 0;

UV = readSensor();

接下來(lái)，我們清除屏幕并繪制將要插入索引的UI。

lcd.clrScr();

lcd.drawBitmap(0, 0, ui, 84, 48);

繪制UI后，我們將計(jì)算索引的長(zhǎng)度，并使用printUV函數(shù)將其顯示，然后調(diào)用LCD更新命令。

stringLength = UV.length();

printUV(stringLength);

lcd.update();

delay(150);

}

該項(xiàng)目的完整代碼如下。

//////////////////////////////////////////////

// Arduino UV Meter //

// with NOKIA 5110 LCD //

// http://www.educ8s.tv //

/////////////////////////////////////////////

#include

LCD5110 lcd(8,9,10,12,11);

extern unsigned char BigNumbers[];

extern uint8_t splash[];

extern uint8_t ui[];

String UV = "0";

void setup() {

lcd.InitLCD();

lcd.setFont(BigNumbers);

lcd.clrScr();

lcd.drawBitmap(0, 0, splash, 84, 48);

lcd.update();

delay(3000);

}

void loop() {

int stringLength = 0;

UV = readSensor();

lcd.clrScr();

lcd.drawBitmap(0, 0, ui, 84, 48);

stringLength = UV.length();

printUV(stringLength);

lcd.update();

delay(150);

}

void printUV(int length)

{

switch(length)

{

case 1:lcd.print(UV,38,19); break;

case 2:lcd.print(UV,24,19); break;

default:lcd.print(UV,0,19); break;

}

}

String readSensor()

{

String UVIndex = "0";

int sensorValue = 0;

sensorValue = analogRead(0); //connect UV sensor to Analog 0

int voltage = (sensorValue * (5.0 / 1023.0))*1000;//Voltage in miliVolts

if(voltage<50)

{

UVIndex = "0";

}else if (voltage>50 && voltage<=227)

{

UVIndex = "0";

}else if (voltage>227 && voltage<=318)

{

UVIndex = "1";

}

else if (voltage>318 && voltage<=408)

{

UVIndex = "2";

}else if (voltage>408 && voltage<=503)

{

UVIndex = "3";

}

else if (voltage>503 && voltage<=606)

{

UVIndex = "4";

}else if (voltage>606 && voltage<=696)

{

UVIndex = "5";

}else if (voltage>696 && voltage<=795)

{

UVIndex = "6";

}else if (voltage>795 && voltage<=881)

{

UVIndex = "7";

}

else if (voltage>881 && voltage<=976)

{

UVIndex = "8";

}

else if (voltage>976 && voltage<=1079)

{

UVIndex = "9";

}

else if (voltage>1079 && voltage<=1170)

{

UVIndex = "10";

}else if (voltage>1170)

{

UVIndex = "11";

}

return UVIndex;

}

演示

將Arduino開(kāi)發(fā)板連接到計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)IDE并將代碼粘貼到其中。 在上傳之前，請(qǐng)不要忘記將UI和Splash文件添加到代碼的Arduino sketch文件夾中，因?yàn)檫@可能會(huì)引發(fā)錯(cuò)誤。

將代碼上傳到您的開(kāi)發(fā)板上，然后帶到外面以測(cè)量您所在區(qū)域的紫外線強(qiáng)度。
編輯：hfy