基于AVR64DD32温度监测报警系统

内容介绍

项目描述：

这是funpack第二季第四期活动，我选择的题目是开放题目。

基于AVR64DD32 Curiosity Nano 设计了一套温度监测报警系统。使用TMP235对环境温度进行检测，当温度升高至31℃时，发出报警声。另外配备经典0.96寸显示屏可以显示当前环境温度，同时为了保护OLED屏幕（长时间点亮会老化），使用了一块手势识别模块APDS-9960，实现挥手息屏的效果。

FtZcRpXiJDOsMZsqoRiyOEVFCmzl

硬件方案介绍：

AVR64DD32 Curiosity Nano 板载资源丰富

AVR64DD32微控制器
一个黄色用户LED
一个机械式用户开关
一个32.768kHz晶体
一个24MHz晶体
板载调试器：
- 一个绿色电源及状态指示LED
- 编程和调试
- 虚拟串行端口 (CDC)
- 两个调试GPIO通道 (DGI GPIO)

USB供电
可调目标电压：
- MIC5353 LDO稳压器，由板载调试器控制
- 输出电压范围：1.8V至5.1V（受USB输入电压限制）
- 最大输出电流：500mA（受环境温度和输出电压限制）

功能模块说明

完成以上任务需要用到ADC,IIC,SPI,DAC以及RTC资源。官方给出的核心板IO口定义图十分清晰，根据下图进行模块连接，事半功倍。

FtRiWI_mMhenkz-vWLpVz-NQ5eFm

温度传感器
TMP235是一款低功耗高精度模拟输出温度传感器，输出电压与温度成正比，测温范围是-40℃-150℃，满足测温要求。需要注意的是参考电压为3.3V.

cli();                          //禁止中断
sensorValue = analogRead(temp1);
sei();                          //启用中断
temper = (sensorValue*3.3/1024-0.5)*100;

if(temper>=31)                  //判断温度是否超限
{
  DAC_OUT_EN=0x41;              //使能DAC报警音输出
  }
  else if((DAC_OUT_EN==0x41) && (temper<30))  //判断消警条件是否满足
  {
    DAC_OUT_EN=0x00;
  }

OLED显示部分
oled显示屏我是用的是6PIN接口，通讯协议是SPI，驱动IC为SSD1306.

 u8g2.clearBuffer(); //清除模组的缓存
  u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB14_tr); // 设置字体
  u8g2.drawStr(0,20,"The temp is:");  // 设置坐标 x=0，y=20 输出内容，0表示最左端
  u8g2.setCursor(0,36);               // 设置光标位置；
  u8g2.print(temper);                 // 打印温度
  u8g2.setCursor(0,52);
  u8g2.print(proximity);              //距离数据
  u8g2.setCursor(64,36);
  u8g2.print(0xaa);
  u8g2.setCursor(64,52);
  u8g2.print(gesture);                //手势类别 0-上，1-下，2-左，3-右
  u8g2.sendBuffer();

手势识别

APDS-9960是一款环境光和距离手势三合一传感器，通过 I2C 进行数据交互.此处主要用到它的手势识别功能。另外手势识别也可以使用LTR-553-ALS。

  if (APDS.proximityAvailable()) {
    proximity = APDS.readProximity();
  }

  // Check if a gesture reading is available
  if (APDS.gestureAvailable()) {
    gesture = APDS.readGesture();
    switch (gesture) {
      case GESTURE_UP:
        mySerial.println("Detected UP gesture");
        break;
      case GESTURE_DOWN:
        mySerial.println("Detected DOWN gesture");
        break;
      case GESTURE_LEFT:
        mySerial.println("Detected LEFT gesture");
        u8g2.clear();
        break;
      case GESTURE_RIGHT:
        mySerial.println("Detected RIGHT gesture");    
        break;
      default:
        // Ignore
        break;
    }
  }

报警音输出

声音报警用到了单片机的dac和RTC功能。使用RTC设定一个8KHz的节拍器轮流读取内置正弦波表，输出到IO口，驱动音箱报警。

DAC输出需要配置以下寄存器：

  DAC0.DATAH=(main_tone[tone_count])/(main_mask[main_mask_count]);      //DAC高8位值写入
  DAC0.CTRLA=DAC_OUT_EN;          //使能DAC

RTC的初始化如下：

  RTC.CLKSEL=0X00;         //RTC时钟源选择
  RTC.PITCTRLA=0X09;       //RTC模式配置  此处配置8.192k
  RTC.PITINTCTRL=0X01;     //使能中断
  RTC.CTRLA=0X01;          //打开rtc

RTC中断函数处理

ISR(RTC_PIT_vect)      //RTC_PIT_vect由数据手册给出
{    

  tone_count++;         //波表累加器
  //DAC0.DATAH=main_tone[tone_count%16]/((tone_count/16)+1);
  DAC0.DATAH=(main_tone[tone_count])/(main_mask[main_mask_count]);  //输出波表及音量
  if(tone_count>=16)                                                //没播出一个正弦波改变音量大小
  {
    tone_count=0;         //波表累加器置零 
    main_mask_count++;    //跳转下一个音量值
    if(main_mask_count>=tone_long)                    
    {
      main_mask_count=0;
      }
  }
  DAC0.CTRLA=DAC_OUT_EN;
  RTC.PITINTFLAGS=0X01;   //清除RTC中断标志位
  }

报警音频文件的处理此处使用的是内置波表的方法，先使用excel生成一本基础正弦波，提取16个点，得到一列基础波，存入main_tone[16]。然后为了防止音箱出现爆破音，需要对音频做音量渐变处理，此处处理方案是将基础波除以一个系数表main_mask[600]。

Fo8kJ_0t9ycl_b6HWgdSvYGmm_NA

Fmnzb425mhroqpNJogM4N-jOfGcm

存在的问题：

配置完RTC后温度传感器受到了干扰，信号波动较大，问题根源还未确认。

心得体会

官方ide用起来很卡，转而用arduino，但是部分开源的库不支持该芯片，遇到问题需要查datasheet。是有些麻烦，有些挑战性的。