1、项目思路
本项目设计一个大气气压检测装置,该装置以单片机为基础,采用ESP32作为核心控制芯片,结合BMP180模块作为气压传感器。大气气压,也就是由气体重力在大气层中产生的压力,其变化与天气预报、气象观测以及高度测量等方面密切相关。
二、方案框图
本阶段要求,这次使用得捷的Scheme-it来设计框图,快捷了许多,后续继续努力!
本项目的主要框图,得捷网站链接如下:
https://www.digikey.cn/schemeit/project/detail/c792ccadd85e4bdfa2c940fb7ce1e44f
框图介绍:用气压传感器给ESP32输入状态,OLED屏幕对温度进行显示。
主要元器件:
- ESP32S3 乐鑫
- 气压传感器:BMP180
- OLED显示屏
主控芯片:ESP32S3 乐鑫
ESP32-S3 是一款集成2.4GHzWi-Fi和Bluetooth5(LE)的MCU芯片 , 支持远距离模式(Long Range)。ESP32-S3搭载Xtensa@32位LX7双核处理器,主频高达240 MHz,内置512KB SRAM(TCM),具有45个可编程GPIO 管脚和丰富的通信接口。ESP32-S3支持更大容量的高速Octal SPI flash和片外RAM,支持用户配置数据缓存与指令缓存。
ESP32-S3芯片具有行业领先的低功耗性能和射频性能,支持WiFi IEEE802.11b/g/n协议和Bluetooth5 。该芯片搭载Xtensa-R32位LX7 双核处理器,工作频率高达240 MHz。支持二次开发,无需使用其它微控制器或处理器。芯片内置512KB SRAM ,384KBROM , 16KBRTC SRAM。芯片支持多种低功耗工作状态,能够满足各种应用场景的功耗需求。芯片所特有的精细时钟门控功能、动态电压时钟频率调节功能、射频输出功率可调节功能等特性,可以实现通信距离、通信速率和功耗之间的最佳平衡。
模组提供丰富的外设接口,包括UART ,PWM , SPI , I2S, I2C,ADC , LCD, DVP,RMT(TX/RX),脉冲计数器, USB OTG , USB Serial/JTAG , SDIO , DMA 控制器, TWAI控制器,温度传感器,电容式传感器和多个IO口。
模块具有多种特有的硬件安全机制。硬件加密加速器支持AES、SHA 和RSA算法。其中的RNG、HMAC和数字签名(Digital Signature)模块提供了更多安全性能。其他安全特性还包括Flash加密和安全启动(secure boot)签名验证等。完善的安全机制使芯片能够完美地应用于各种加密产品。模块支持低功耗蓝牙:Bluetooth5 , Bluetoothmesh 。蓝牙速率支持:125Kbps,500Kbps,1Mbps,2Mbps。支持广播扩展,多广播,信道选择。
支持蓝牙和WIFI,就意味着可以进行很多的无线连接;同时乐鑫提供了大量的开源库,包括语音识别Skainet,可以方便的进行后期扩展。
气压传感器:BMP180
BMP180 模块是一种集成式数字大气压力传感器模块,由Bosch Sensortec 公司生产。它基于微电机系统(MEMS)技术,能够测量大气压力和温度,提供高精度的气压和温度测量功能。
以下是 BMP180 模块的主要特点和功能:
(1)气压测量:BMP180 可以测量大气压力,并提供绝对压力、相对压力和海拔高度等数据。它支持广泛的压力测量范围,通常为 300 hPa 至 1100 hPa。这使得它适用于气象监测、高度测量、天气预报和气压趋势分析等应用。
(2)温度测量:BMP180 还具有温度测量功能,可以提供环境温度数据。这对于需要考虑温度变化对压力测量的影响的应用非常重要。
(3)高精度测量:BMP180 模块提供高精度的压力和温度测量。它使用24位的ADC(模数转换器)进行测量,并提供高分辨率的数据输出。这使得它能够提供准确的大气压力和温度数据。
(4)数字输出接口:BMP180 通过I2C接口与主控制器通信。这种数字接口使得与微控制器、单片机或其他数字设备的集成变得简单。
(5)低功耗:BMP180 设计为低功耗模式,可以在低功耗下运行。它具有多种省电模式,可根据应用需求进行配置,以延长电池寿命。
(6)自动补偿和校准:BMP180 模块具有自动温度补偿和校准功能,以提高测量的准确性和稳定性。它可以根据环境条件自动调整并校准传感器输出,以减少温度和其他因素对测量结果的影响。
(7)应用领域:BMP180 模块适用于许多应用领域,如气象测量、高度计、室内导航系统、气压计算设备等。它在无人机、天气站、汽车导航和气象预报等领域具有广泛的应用。
OLED显示器
OLED屏幕采用有机发光二极管技术,通过电致发光效应实现显示功能。 它具有高对比度、快速响应、宽视角、薄型轻便等优势,广泛应用于智能手机、电视和电子设备等领域。OLED屏幕的工作原理简单清晰,通过控制电流和电子传输,实现像素点的发光和图像显示。
OLED的发光过程其原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极,在一定的电压驱动下,电子和空穴分别从阴极和阳极注入电子和空穴传输层,电子和空穴分别通过电子和空穴传输层迁移到发光层,在发光层中相遇形成激子,激发发光分子,经辐射弛豫后发出可见光。OLED发光的方式类似于LED,需经历一个称为电磷光的过程。
当OLED显示屏慢慢代替以往的lcd显示屏,也是代表着科技在发展,日益变化的速度已经慢慢不能满足现有的人们,所以OLED显示屏的出现,也代表着一个新时代的到来,也代表着我们人们的智慧慢慢不断的升华,也代表着我们的科技日益在进步,未来我们的科技也会日益的壮大,满足日益的人们的需求。
3、电路图
后续加上,现电路图未完善
4、总结
通过这次FastBond2阶段1,我想到了这样的一个项目,这些功能的结合使得我们能够准确地监测和显示大气压力的变化。通过这个项目,了解到BMP180传感器可以提供准确的气压和温度数据,并且通过一系列计算和校准实现了真实温度值的计算。
祝FastBond越办越好!