帶有圖表和電池監(jiān)控器的溫度和濕度監(jiān)控器

描述

該項(xiàng)目是我的項(xiàng)目“具有最小值和最大值的極低功率溫度和濕度監(jiān)視器”的演變。我想擴(kuò)展它以存儲(chǔ) 24 小時(shí)的歷史記錄并將其顯示在圖表中。如下所述，我必須刪除使處理器進(jìn)入睡眠狀態(tài)的代碼，因此我還添加了一個(gè)電池電量指示器，以便知道何時(shí)需要充電。

我在擴(kuò)展項(xiàng)目時(shí)遇到了幾個(gè)問(wèn)題：

• 最初我添加了一個(gè)數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)溫度歷史int tempHistory[96];，這很好用，但是一旦我添加了第二個(gè)數(shù)組來(lái)消除濕度歷史int humidHistory[96] ，程序就不再運(yùn)行。它編譯并上傳，但甚至沒(méi)有運(yùn)行 setup()。盡管看起來(lái)有大量的備用程序和變量空間，但我能得出的唯一結(jié)論是它的內(nèi)存不足。因此，我更改了曲目，現(xiàn)在將歷史記錄存儲(chǔ)在 EPROM 中。
• 在鏈接的項(xiàng)目中，我通過(guò)調(diào)用睡眠模式降低了功耗以延長(zhǎng)電池壽命。這樣做的問(wèn)題是它會(huì)停止觸發(fā)計(jì)時(shí)器，因此millis()在睡眠期間不會(huì)前進(jìn)。這是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槲蚁朊?15 分鐘（每天 96 分鐘）存儲(chǔ)一次讀數(shù)，并且無(wú)法跟蹤睡眠時(shí)的經(jīng)過(guò)時(shí)間。因此，我刪除了激活睡眠模式的代碼。由于取消睡眠模式會(huì)縮短電池壽命，因此我添加了電池監(jiān)控功能，以便知道電池電量何時(shí)變低。
• 最后，我添加了一個(gè)屏幕保護(hù)程序，顯示每 10 秒移動(dòng)一次的電池電量。

編碼

該代碼使用以下庫(kù)：

#include             // This is the DHT sensor library by Adafruit	
                            // required for the OLED display 	
#include             // Synchronous serial data protocol library	
#include            // IC2 communications library	
#include    // Adafruit Graphics Core Library	
#include   // SSD1306 library for Monochrome 128x64 and 128x32 OLEDs 
#include          // Library to support writing to and reading from EPROM

這些來(lái)自 Adafruit 圖形核心庫(kù)的字體：

#include  	
#include 

代碼中主要感興趣的領(lǐng)域：

檢查是否需要激活屏幕保護(hù)模式或移動(dòng)位圖。loop()

// Check if the time since last display of data started is greater than
 // the time set to keeo the display showing
 if ((millis() - timeDisplay) > keepDisplayFor) {
   // If so in screen save mode
   // Set flag to indicate data not being displayed
   displaying = false;      
   // Check if we need to move the bitmap
   if ((millis() - lastMoved) > moveEvery) {
     // Update time last moved
     lastMoved = millis();
     // Dislpay battery bitmap in random position
     DrawScreenSave(random(10, 110), random(10, 45));
   }
 }

我們首先檢查系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)的時(shí)間是否超過(guò)了設(shè)置的時(shí)間以保持顯示。timeDisplay是millis()按下按鈕以激活顯示或更改屏幕所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。

if ((millis() - timeDisplay) > keepDisplayFor)...

如果這個(gè)時(shí)間已經(jīng)過(guò)去，那么我們確保標(biāo)志設(shè)置為指示我們不顯示數(shù)據(jù)，并檢查自上次移動(dòng)位圖以來(lái)經(jīng)過(guò)的時(shí)間是否超過(guò)moveEvery，如果超過(guò)，那么我們調(diào)用例程來(lái)顯示電池位圖每次隨機(jī)放置一個(gè)位置，以免燒壞。

然后系統(tǒng)檢查自上次讀取一組讀數(shù)后是否已過(guò) 2 秒，如果已過(guò)，則刷新讀數(shù)并更新最小值和最大值。

if ((millis() - lastReadingUpdate) > 2000ul) ...

如果系統(tǒng)正在顯示，則使用 switch 語(yǔ)句調(diào)用例程以呈現(xiàn)當(dāng)前選定的數(shù)據(jù)屏幕，然后調(diào)用例程以檢查是否已按下按鈕。

• 如果當(dāng)前未處于顯示模式，模式按鈕（引腳 2）將激活顯示。如果處于顯示模式，則它使用 switch 語(yǔ)句在 4 個(gè)顯示中循環(huán)。
• 如果當(dāng)前正在顯示數(shù)據(jù)，重置按鈕（引腳 3）將重置最小和最大讀數(shù)的值。

最后，如果自歷史數(shù)據(jù)中的最后一條記錄更新以來(lái)已經(jīng)過(guò)去了 15 分鐘，則系統(tǒng)調(diào)用例程將當(dāng)前讀數(shù)存儲(chǔ)在歷史中。

檢查電池電壓

我們使用模擬輸入引腳來(lái)讀取電壓。由于我們使用 3.7v 伏電池運(yùn)行，我們需要調(diào)整引腳使用的參考電壓，否則它會(huì)將電壓與自身進(jìn)行比較。該語(yǔ)句analogReference(INTERNAL)將引腳設(shè)置為將輸入電壓與穩(wěn)定的 1.1v 進(jìn)行比較。因此，我們需要將輸入引腳上的電壓降低到 1.1v 以下才能正常工作。這是通過(guò)使用 2 個(gè)電阻器（1m 和 330k 歐姆）對(duì)電壓進(jìn)行分壓來(lái)完成的。這將電壓除以大約 4，因此當(dāng)電池充滿(mǎn)電時(shí)，即 4.2v，引腳輸入的電壓為 4.2/4 = 1.05v。

// Read the monitor pin and calculate the voltage
float BatteryVoltage(){
 float reading = analogRead(MONITOR_PIN);
 // Calculate voltage - reference voltage is 1.1v
 return 1.1 * (reading/1023) * voltageDivider;
}

該函數(shù)BatterVoltage()讀取模擬引腳，其范圍從 0 表示 0 伏到 1，023 表示 1.1 伏，并使用該讀數(shù)計(jì)算來(lái)自電池的實(shí)際電壓。

函數(shù)調(diào)用 this 然后根據(jù)DrawScreenSave()以下內(nèi)容選擇要顯示的適當(dāng)位圖：

• 如果電壓大于 3.6v - 滿(mǎn)
• 3.5 和 3.6v 之間的電壓 - 3/4
• 3.4 和 3.5v 之間的電壓 - 一半
• 3.3 和 3.4v 之間的電壓 - 1/4
• 電壓 < 3.3v - 空

存儲(chǔ)歷史

如上所述，我最初將歷史記錄存儲(chǔ)在數(shù)組中，但似乎這會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存問(wèn)題。因此，我將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 EPROM 中的 96 個(gè)位置，分別是溫度和歷史，在一個(gè)循環(huán)列表中。EEPROM 庫(kù)在此處提供了管理數(shù)據(jù)的功能。

歷史記錄以整數(shù)形式存儲(chǔ)，在 Arduino 上每個(gè)占 2 個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)地址的指針histPointer從0到95再回到0。tempStart并humidStart存儲(chǔ)每個(gè)列表的起始位置，每個(gè)位置就是起始位置+位置*2。

顯示圖表

圖形例程首先獲取歷史中的最小值和最大值，計(jì)算比例，然后使用從最舊值 ( histPointer+1) 到存儲(chǔ)在的最新值的線(xiàn)繪制來(lái)繪制圖形histPointer。

開(kāi)/關(guān)

如果您想添加一個(gè)開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)，請(qǐng)將其插入從充電器模塊 OUT+ 到 Arduino 板的電線(xiàn)中。這將允許您在設(shè)備關(guān)閉的情況下為電池充電。

調(diào)節(jié)電池充電

所使用的 TP4056 充電器包括一個(gè) 1.1K 歐姆的調(diào)節(jié)電阻，以 1, 000mAh 的速率提供充電。對(duì)于使用的 1, 000mAh 電池來(lái)說(shuō)，這實(shí)在是太高了，應(yīng)該以最大 500mAh 充電。這很繁瑣，但是您可以卸下板上安裝的電阻器（R3），或者我發(fā)現(xiàn)用刀刮過(guò)它更容易將其破壞，因?yàn)檫@會(huì)使柱子焊接到，并焊接在外部電阻器上以減少電流。下表顯示了電阻值和產(chǎn)生的電流。（用儀表檢查您是否仍在讀取連接上的正確電阻，因?yàn)楹苋菀讓⑺鼈兌搪?，這可能會(huì)造成損壞。）

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