内容介绍

一、项目介绍

本项目主控使用带屏12指神探，传感器使用的是纳芯微NSHT30温湿度传感器和NSPAS3N大气压力传感器，并显示到屏幕上，实现桌面环境检测

二、项目设计思路

本项目使用I2C传输和ADC模拟量读取数据，主要围绕着主控读取传感器信息，并通过SPI传输数据，将数据显示在屏幕上，可以直观的看到当前环境的温度湿度及大气压力。

主控使用I2C通讯方式连接NSHT30，NST30开始测量环境温湿度开始转化为数字量，并上传至主控
NSPAS3N测量环境大气压力，转换为对应模拟量电压，主控通过ADC采样，读取当前电压数值，通过计算算出当前大气压力
主控使用SPI通讯上屏幕，将已经读取出来的温湿度及大气压力显示到屏幕上。

三、PCB电路设计思路

NSHT30为温湿度传感器，应当劲量减少其他温度影响，可采取：

- 传感器应当靠近边缘放置；
- 为了对于上下拉电阻、电容应当尽量与传感器隔离放置，不要靠传感器太近；
- 传感器周围应当禁止铺铜，防止热量通过地平面传递过来

NSPAS3N为大气压力传感器，只需注意检测位置即可，无太大要求
对于需要接线的针脚，注意标注标签。

PS：请忽略焊接痕迹，该板为传感器板，使用洗板水可能会导致传感器损坏。

PS：实体板的排针没有标明标签，已在新PCB板更新好，因不影响实际使用，未重新打板。

四、焊接技巧介绍

先焊接不容易焊接的，比如NSHT30，防止后焊接，焊接难度大，导致已经焊接在上面的元器件报废，增加成本。
对于大元器件的周围有下的电阻或者电容的，应当后焊接电阻电容，防止电阻电容焊接完毕后会干涉大元器件的焊接。
在焊接传感器之前，可以在检测口贴高温胶带，防止在焊接时，焊油或者焊锡进入检测口，导致传感器损坏

五、原理图及PCB设计遇到的问题

电气规则检查（ERC）触发告警为：类型为”电源输入”和“未指定”的引脚已连接。

- 排查过程：首先百度告警内容，但并无收获；分析告警内容关键词：”电源输入” “未指定” “引脚”，怀疑为元器件符号引脚相关，打开元器件符号，检查发现对应引脚电气类型为“未指定”，确认为在元器件符号绘制过程中引脚的电气类型未选择；
- 解决方法：将对应引脚电气类型更改为对应电气类型。

电气规则检查（ERC）触发错误为：输入电源引脚不受任何输出电源引脚驱动。

- 排查过程：首先百度告警内容，确认为在ERC中，并不认为VCC、+5V等电源端口就一定有电源（power source），需要添加“PWR_FLAG”标签来告诉ERC，这个就是电源端口。
- 解决方法：添加“PWR_FLAG”标签。

五、硬件介绍

1.主控采用带屏12指神探

采用树莓派Pico核心芯片RP2040
配备了一块240*240分辨率的LCD彩屏
两个可程控按键和一个拨轮
引出12个引脚，包含SPI、I2C、UART、PWM、ADC

2.纳芯微NSHT30温湿度传感器

高精度、低功耗I2C数字接口温湿度传感器

NSHT30是一款基于CMOS-MEMS的相对湿度（RH）和温度传感器。NSHT30在单芯片上集成了一个完整的传感器系统，包括电容式的相对湿度传感器，CMOS温度传感器和信号处理器以及I2C数字通信接口。

• 相对湿度（RH）：

- 工作范围：0%RH~100%RH

- 精度：±3%RH（典型值）

• 温度：

- 工作范围：-40℃~125℃

- 精度：±0.3℃（典型值）

3.纳芯微NSPAS3N大气压力传感器

10kPa~400kPa汽车级集成式绝压传感器

NSPAS3系列是纳芯微针对汽车进气歧管压力传感器市场，推出的经过校准过的绝压传感器产品。该产品采用汽车级信号调理芯片对MEMS芯体输出进行校准和补偿，能将10kPa 至400kPa的压力信号转换为可自定义输出范围（0~5V）的模拟输出信号。

• 压力量程：

- 工作范围：10kPa~400kPa

- 输出模拟电压范围：0~5V（模拟量）

五、结果展示

六、代码介绍

import time  # 导入时间模块
import machine  # 导入机器模块
from machine import SPI, Pin, I2C ,ADC  # 从机器模块中导入SPI、Pin、I2C、PWM类
import test.st7789 as st7789  # 导入test文件夹下的st7789模块
import NSHT30  # 导入NSHT30模块
from test.fonts import vga2_8x8 as font1  # 导入test文件夹下的vga2_8x8字体
from test.fonts import vga1_16x32 as font2  # 导入test文件夹下的vga1_16x32字体

# 配置LCD
st7789_res = 0  # LCD复位引脚
st7789_dc = 1  # LCD数据/命令引脚
disp_width = 240  # LCD显示宽度
disp_height = 240  # LCD显示高度
spi_sck = Pin(2)  # SPI时钟引脚
spi_tx = Pin(3)  # SPI传输引脚
spi = SPI(0, baudrate=40000000, polarity=1, phase=1, sck=spi_sck, mosi=spi_tx)  # 初始化SPI

display = st7789.ST7789(spi, disp_width, disp_height,
                         reset=Pin(st7789_res, Pin.OUT),
                         dc=Pin(st7789_dc, Pin.OUT),
                         xstart=0, ystart=0, rotation=0)  # 初始化LCD显示器
display.fill(st7789.BLACK)  # 填充LCD为黑色


# 设置I2C总线
scl = Pin(21)  # I2C时钟引脚
sda = Pin(20)  # I2C数据引脚
i2c = I2C(0, scl=scl, sda=sda, freq=400000)  # 初始化I2C总线

# 创建NSHT30对象
nsht = NSHT30.NSHT30(i2c, 0, 0, 0x44)

# 创建气压读取ADC引脚
Pressure_ADC = ADC(Pin(26))

while True:
        
    # 获取温湿度数据
    temp, huml = nsht.measure()
    time.sleep(0.1)
    
    # 获取气压数据
    # 获取ADC读取电压
    Pressure_voltage = Pressure_ADC.read_u16()*3.3/65535
    # 转换电压数据为气压数据
    Pressure= ((Pressure_voltage/2.5)-0.00095)/0.008095
    

    #显示实时温湿度及气压数据
    display.text(font2, "Temperature:", 24, 9)
    display.text(font2, str('%.2f'% temp), 64, 47)
    display.text(font2, "C", 160, 47)
    display.text(font2, "Humidness:", 40, 85)
    display.text(font2, str('%.2f'% huml), 64, 123)
    display.text(font2, "%", 160, 123)
    display.text(font2, "Pressure:", 48, 161)
    display.text(font2, str('%.2f'% Pressure), 40, 199)
    display.text(font2, "Kpa", 152, 199)
            
    time.sleep(0.1)

使用该程序时，需注意上传st7789库文件及字库

七、实物演示

正常检测环境温湿度及大气压力

将手指按在温湿度传感器，温度及湿度升高，传感器正常检测及显示

手动按压压力传感器，模拟加压，传感器检测大气压力升高，并成功显示

五、心得收获

本次任务第一次体验到Micropython编程语言的便利性，对于刚接触Micropython的人来说，Micropython的方便上手程度不低于Arduino，是另一款适合初学者的编程语言。