基于ESP32 WiFi实现的加速度传感器控制的彩灯

内容介绍

项目介绍

IO扩展板上有三轴加速度传感器，读出传感器的数值显示在屏幕上，并且板子上有RGB彩灯，使用三轴加速度控制彩灯出现不同颜色，手持板子转到不同方位彩灯颜色跟随变化。在板子静置30秒后，彩灯规律周期变化。

设计思路

通过IIC总线定时读取三轴加速度传感器的数据，通过SPI输出到128*128的LCD显示屏上去，判断当前三轴加速度传感器的数据是哪一个轴的绝对值最大，再判断这个轴数据的正负，得到当前板子朝向，当检测到当前板子朝向一直没变化时，就进入彩灯规律变化模式。

MMA7660支持输出6位数字值，用户可配置输出数据的传输速率，还支持中断引脚(INT)识别传感器的数据变化、产品的朝向和姿态等，不过本次设计只需要用到加速度读取功能，为了简化设计，使用轮询的方式实现了这一次的功能，在Arduino里面有用户提供了对应操作的库，可以使用这个库直接对其读取，MMA7660的库使用Wire这个库作为IIC操作的接口，因此可以使用Wire的接口去初始化使用的IIC接口。

扩展板板载了一块.44寸128*128的LCD彩屏，通过SPI进行控制，其显示控制芯片是ST7735，属于一颗应用很广泛的显示控制芯片，在Arduino里面有许多可以使用的显示库。选取一个配置即可。

对于前六面状态，只是固定显示某一种颜色，可以判断到对应面，然后去切换灯到对应的状态，但是对于放置30s后要求灯颜色循环就不能这么操作了，可以考虑使用加速度中断的方式进行实现，主循环一直控制灯变化，也可用定时器中断定时去操作灯变化。这次为了简单，就使用了一直轮询的方式进行操作，主循环按照一定时间去运行，每500ms循环一次，每一次都去读加速度的值与操作灯变化，通过对主循环进行计数得到当前运行的时间。

程序流程图

FvtPAbjaIbzjzK214hqYYVGCrdx5

硬件介绍

1、ESP32-S2 WiFi模块简介

ESP32-S2 WiFi模块是物联网、可穿戴电子设备和智能家居等应用场景的理想选择，另搭配输入控制、输出显示以及传感器感知和控制的套件，使其功能更加完善。

该模块板载了：

ESP32-S2-MINI-1模组
这是一款2.4 GHz WiFi 模组
内置 ESP32S2 系列芯片，Xtensa® 单核 32 位 LX7 微处理器
内置芯片叠封 4 MB flash，可叠封 2 MB PSRAM
37 个 GPIO，具有丰富的外设
板载 PCB 天线

配套的ESP32 S2 开发板除了ESP32wifi模组之外还集成了USB TYPE -C接口，两个按键，一个电源指示灯，一个用户LED灯，2排10pin的排针，将重要IO引出。使用USB供电或通过排针3.3V供电。

ESP32-S2 是一款高度集成、高性价比、低功耗、主打安全的单核 Wi-Fi SoC，具备强大的功能和丰富的 IO 接口。使用乐鑫ESP-IF开发环境，我们可以通过USB对其编程，作为带wifi的MCU单独使用，也可以烧录AT固件，作为WiFi透传模块与RP2040游戏机套件结合使用。

2、平台含有：

ESP32 WiFI模块 x1
输入、输出扩展板 x1
Type-C数据线 x1

3、输入、输出扩展板介绍：

本扩展板包含如下功能：

按键、旋转编码器输入 - 以模拟信号的方式
双电位计控制输入 - 以数字信号的方式
RGB三色LED显示
1.44寸128*128 LCD，SPI总线访问
MMA7660三轴姿态传感器
电阻加热
温度传感器
与ESP32-S2核心模块的接口

环境搭建

开发环境选择

对于ESP32系列模块，主流的开发环境有三种：ESP-IDF，PlatformIO，Arduino。

为了简单省事，最终选用了Arduino作为本次的开发平台。

安装程序库

MMA7660驱动库

Fgu_moZLvzL1TLqrTEL3g_5gWrF9

TFT_eSPI驱动库

FiWLqg-L0WLKjFm20eqm98Adzw37

根据屏幕驱动来修改库文件中的User_Setup.h文件，库里面内置了很多种屏幕的驱动，具体可以到TFT_Drivers目录下查看。

FoHdkzPmu8KVRQUscFQCDsEdy4aE Fn1xutQdCN-D6D8z40P7XOpTUINn

主要代码

TFT_eSPI配置

#define USER_SETUP_INFO "User_Setup"

#define ST7735_DRIVER      // Define additional parameters below for this display

#define TFT_WIDTH  128
#define TFT_HEIGHT 128

#define ST7735_GREENTAB
#define TFT_INVERSION_OFF

#define TFT_MOSI 21 // In some display driver board, it might be written as "SDA" and so on.
#define TFT_SCLK 41
#define TFT_CS   13  // Chip select control pin
#define TFT_DC   17  // Data Command control pin
#define TFT_RST  18  // Reset pin (could connect to Arduino RESET pin)

#define LOAD_GLCD   // Font 1. Original Adafruit 8 pixel font needs ~1820 bytes in FLASH
#define LOAD_FONT2  // Font 2. Small 16 pixel high font, needs ~3534 bytes in FLASH, 96 characters
#define LOAD_FONT4  // Font 4. Medium 26 pixel high font, needs ~5848 bytes in FLASH, 96 characters
#define LOAD_FONT6  // Font 6. Large 48 pixel font, needs ~2666 bytes in FLASH, only characters 1234567890:-.apm
#define LOAD_FONT7  // Font 7. 7 segment 48 pixel font, needs ~2438 bytes in FLASH, only characters 1234567890:-.
#define LOAD_FONT8  // Font 8. Large 75 pixel font needs ~3256 bytes in FLASH, only characters 1234567890:-.
//#define LOAD_FONT8N // Font 8. Alternative to Font 8 above, slightly narrower, so 3 digits fit a 160 pixel TFT
#define LOAD_GFXFF  // FreeFonts. Include access to the 48 Adafruit_GFX free fonts FF1 to FF48 and custom fonts

#define SMOOTH_FONT

#define SPI_FREQUENCY  27000000
#define SPI_READ_FREQUENCY  20000000
#define SPI_TOUCH_FREQUENCY  2500000

主循环

accelemeter.getAcceleration(&ax,&ay,&az);
abs_ax = abs(ax);
abs_ay = abs(ay);
abs_az = abs(az);
if((abs_ax > abs_ay) && (abs_ax > abs_az))
{
  if(ax < 0) acc_direction = 1;
  else       acc_direction = 4;
}
else if((abs_ay > abs_ax) && (abs_ay > abs_az))
{
  if(ay < 0)  acc_direction = 2;
  else        acc_direction = 5;
}
else
{
  if(az < 0) acc_direction = 3;
  else       acc_direction = 6;
}

count_time++;
if(acc_direction != dis_acc_direction)
{
  count_time = 0; 
  dis_acc_direction = acc_direction;
  led_control(acc_direction);
}

if(count_time >= 60)
{
  led_control(0);
}

tft.setCursor(0,10);
tft.print("ax=");
tft.print(ax);
tft.println("  ");
tft.print("ay=");
tft.print(ay);
tft.println("  ");
tft.print("az=");
tft.print(az);
tft.println("  ");

delay(500);

LED控制

void led_control(int8_t led_mode)
{
  static int8_t voluntarily_mode = 0;
  if(led_mode == 0)
  {
    led_mode = voluntarily_mode;
    voluntarily_mode++;
    if(voluntarily_mode >= 7)
      voluntarily_mode = 0;
  }
  switch(led_mode)
  {
    case 1:  digitalWrite(LED1, LOW);  digitalWrite(LED2, HIGH); digitalWrite(LED3, HIGH); break;
    case 2:  digitalWrite(LED1, HIGH); digitalWrite(LED2, LOW);  digitalWrite(LED3, HIGH); break;
    case 3:  digitalWrite(LED1, HIGH); digitalWrite(LED2, HIGH); digitalWrite(LED3, LOW);  break;
    case 4:  digitalWrite(LED1, LOW);  digitalWrite(LED2, LOW);  digitalWrite(LED3, HIGH); break;
    case 5:  digitalWrite(LED1, LOW);  digitalWrite(LED2, HIGH); digitalWrite(LED3, LOW);  break;
    case 6:  digitalWrite(LED1, HIGH); digitalWrite(LED2, LOW);  digitalWrite(LED3, LOW);  break;
    case 7:  digitalWrite(LED1, LOW);  digitalWrite(LED2, LOW);  digitalWrite(LED3, LOW);  break;
    default: digitalWrite(LED1, HIGH); digitalWrite(LED2, HIGH); digitalWrite(LED3, HIGH); break;
  }
}

实现的功能及图片展示

显示加速度值

FskM5DYWJQaikqqQMh0XlFOOfF0A