【Arduino】108種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-16 16:25

用打火機(jī)的丁烷氣體做測試

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-16 16:38

第一次實驗的串口數(shù)據(jù)

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-16 16:41

第二次實驗

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-16 16:46

實驗的波形圖，檢測到丁烷氣體挺敏感

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-16 17:03

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-16 17:03

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-16 17:22

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 17:12

實驗二十六：4X4矩陣鍵盤模塊（輕觸式按鍵）

矩陣鍵盤
是單片機(jī)外部設(shè)備中所使用的排布類似于矩陣的鍵盤組。矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識別也要復(fù)雜一些，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。由于電路設(shè)計時需要更多的外部輸入，單獨的控制一個按鍵需要浪費很多的IO資源，所以就有了矩陣鍵盤，常用的矩陣鍵盤有4X4和8X8,其中用的最多的是4X4。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 17:54

工作原理
矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個交叉點上，設(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個數(shù)是4X4個。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。由于單片機(jī)IO端口具有線與的功能，因此當(dāng)任意一個按鍵按下時，行和列都有一根線被線與，通過運(yùn)算就可以得出按鍵的坐標(biāo)從而判斷按鍵鍵值。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 18:14

行列掃描法原理
1、使行線為編程的輸入線，列線是輸出線，拉低所有的列線，判斷行線的變化，如果有按鍵按下，按鍵按下的對應(yīng)行線被拉低，否則所有的行線都為高電平。
2、在第一步判斷有鍵按下后，延時10ms消除機(jī)械抖動，再次讀取行值，如果此行線還處于低電平狀態(tài)則進(jìn)入下一步，否則返回第一步重新判斷。
3、開始掃描按鍵位置，采用逐行掃描，每間隔1ms的時間，分別拉低第一列，第二列，第三列，第四列，無論拉低哪一列其他三列都為高電平，讀取行值找到按鍵的位置，分別把行值和列值儲存在寄存器里。
4、從寄存器中找到行值和列值并把其合并，得到按鍵值，對此按鍵值進(jìn)行編碼，按照從第一行第一個一直到第四行第四個逐行進(jìn)行編碼，編碼值從“0000” 至“1111” ，再進(jìn)行譯碼，最后顯示按鍵號碼。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 18:48

4X4矩陣4管腳直插按鍵鍵盤
（1）體積小；
（2）節(jié)省空間；
（3）使用方便；
（4）共計16按鍵；
（5）單片機(jī)外擴(kuò)鍵盤的上佳選擇。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 19:30

矩陣鍵盤所需庫文件
在Arduino IDE 1.8.0 或者以上版本中, 項目->加載庫->管理庫中搜索Keypad，然后安裝即可。
也可以在下載庫（需要下載庫文件 https://github.com/Chris--A/Keypad），然后手動添加到IDE中。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 19:42

安裝4*4矩陣鍵盤
4*4矩陣鍵盤有一個8孔的排母，理論上可以直接插到0-7腳上，但0,1腳用于串口通信，所以只能選擇2~13腳，這里選用了2-9腳。

Keypad Pin R1 –> Arduino Pin 2
Keypad Pin R2 –> Arduino Pin 3
Keypad Pin R3 –> Arduino Pin 4
Keypad Pin R4 –> Arduino Pin 5
Keypad Pin C1 –> Arduino Pin 6
Keypad Pin C2 –> Arduino Pin 7
Keypad Pin C3 –> Arduino Pin 8
Keypad Pin C4 –> Arduino Pin 9

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 19:48

/*
【Arduino】37種傳感器模塊系列實驗（26）
實驗二十六：4X4矩陣鍵盤模塊（12鍵示例代碼）
*/
#include <Keypad.h>
const byte ROWS = 4;
const byte COLS = 3;
char keys[ROWS][COLS] = {
{'1','2','3'},
{'4','5','6'},
{'7','8','9'},
{'#','0','*'}
};
byte rowPins[ROWS] = {5, 4, 3, 2};
byte colPins[COLS] = {8, 7, 6};
Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS );
void setup(){
Serial.begin(9600);
}
void loop(){
char key = keypad.getKey();
if (key != NO_KEY){
Serial.println(key);
}
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 19:56

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 20:00

這是一個非常簡單的示例，可以看到將鍵盤輸入添加到Arduino程序中是多么容易。也可以將此類輸入用于許多不同的項目，包括：
● 門鎖
● 輸入PWM
● 鬧鐘
● 安全鎖等

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 20:07

/*
【Arduino】37種傳感器模塊系列實驗（26）
實驗二十六：4X4矩陣鍵盤模塊（16鍵示例代碼）
*/
#include <Keypad.h>
const byte ROWS = 4;
const byte COLS = 4;
char hexaKeys[ROWS][COLS] = {
{'1','2','3','A'},
{'4','5','6','B'},
{'7','8','9','C'},
{'*','0','#','D'}
};
byte rowPins[ROWS] = {2, 3, 4, 5};
byte colPins[COLS] = {6, 7, 8, 9};
Keypad customKeypad = Keypad( makeKeymap(hexaKeys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);
void setup(){
Serial.begin(9600);
}
void loop(){
char customKey = customKeypad.getKey();
if (customKey){
Serial.println(customKey);
}
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 20:07

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 20:16

程序思路
1
#include <Keypad.h> //加載庫

2
const byte ROWS = 4;
const byte COLS = 4;
char keys[ROWS][COLS] = {
  {'1','2','3','A'},
  {'4','5','6','B'},
  {'7','8','9','C'},
  {'*','0','#','D'}
};//建立二維數(shù)組，用于設(shè)置按鍵的輸出字符

3
byte rowPins[ROWS] = {2,3,4,5}; //定義行引腳
byte colPins[COLS] = {6,7,8,9};    //定義列引腳

4
Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS ); //實例化Keypad 對象

5
char key = keypad.getKey();//新建一個key 變量用于獲取鍵盤當(dāng)前的值

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 20:54

4X4矩陣鍵盤模塊的一些應(yīng)用電路

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 20:57

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-17 21:00

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 06:27

實驗二十七：GY-BMP280-3.3 高精度大氣壓強(qiáng)傳感器模塊

BMP280
博世Sensortec - BMP280 是一種專為移動應(yīng)用設(shè)計的絕對氣壓傳感器。該傳感器模塊采用極其緊湊的封裝。得益于小尺寸和低功耗特性，這種器件可用在如移動電話、GPS 模塊或手表等電池供電型設(shè)備中。與上代產(chǎn)品相同，BMP180、BMP280 也基于Bosch 成熟的壓阻式壓力傳感器技術(shù)，具有高確度和線性度，以及長期穩(wěn)定性和很高的 EMC 穩(wěn)健性。多種設(shè)備工作選擇帶來了最高靈活性，可以在功耗、分辨率和濾波性能方面對設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 06:55

BMP280是博世最新推出的數(shù)字氣壓傳感器，具有卓越的性能和低廉的價格，相對精度為±0.12 hPa（相當(dāng)于±1米），傳感器功耗僅有2.7μA。BMP280具有業(yè)界最小封裝，采用極其緊湊的8引腳金屬蓋LGA封裝，占位面積僅為2.0×2.5mm2，封裝高度為0.95 mm。包括有壓力和溫度測量功能。該氣壓傳感器支持SPI和IIC通信接口，相比上一代的BMP180，精度已有相當(dāng)大的提升，非常適合應(yīng)用于低成本的多旋翼飛行器飛行控制器上，價格僅有目前流行的MS5611的四分之一。傳感器模塊它的小尺寸和2.74μA@ 1Hz的低功耗允許在電池驅(qū)動的設(shè)備中實現(xiàn)。門內(nèi)導(dǎo)航，醫(yī)療保健以及GPS改進(jìn)的新興應(yīng)用需要高相對精度和低TCO。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 07:07

BMP280芯片結(jié)構(gòu)圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 07:16

BMP280非常適用于地板水平檢測等應(yīng)用，因為傳感器具有±0.12 hPa的優(yōu)異相對精度，相當(dāng)于±1m高度差，偏移溫度系數(shù)（TCO）僅為1.5 Pa / K（相當(dāng)于12.6厘米/ K）。作為廣泛實施的BMP180的繼承者，BMP280最初在2011年開始大量使用手機(jī)中的氣壓測量，BMP280在所有需要精確壓力測量的應(yīng)用中實現(xiàn)了高性能。同時，BMP280具有更高的應(yīng)用靈活性，新的濾波器模式和SPI接口，而且相對于BMP180，占位面積縮小了63％。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 07:23

技術(shù)規(guī)格
1、氣壓工作范圍 300 hPa 至 1100 hPa（全精度）
2、工作溫度范圍 -40°C 至 +85°C
3、相對的絕對精度 ±0.12 hPa（典型值）
4、平均測量時間 5.5 ms
5、工作電壓 VDD 1.71 V 至 3.6 V
6、電源電壓 VDDIO 1.2 V 至 3.6 V
7、I2C 和串行外設(shè)接口（SPI）
8、平均電流消耗典型值（1Hz數(shù)據(jù)刷新率）：2.74μA（超低功耗模式）；睡眠模式下的平均電流消耗：0.1μA
9、封裝規(guī)格 2.0 mm x 2.5 mm x 0.95 mm，8 引腳 LGA，全金屬封裝

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 07:34

應(yīng)用范圍
1、GPS 導(dǎo)航增強(qiáng)（例如改進(jìn)初次定位時間、航位推算、斜率檢測）
2、室內(nèi)導(dǎo)航（室內(nèi)檢測、電梯檢測）
3、戶外導(dǎo)航，休閑和運(yùn)動應(yīng)用
4、天氣預(yù)報
5、健康保健應(yīng)用（如肺活量測定）
6、垂直速度指示（如上升/下沉速度）

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 09:03

GY-BMP280-3.3 高精度大氣壓強(qiáng)傳感器模塊
是個低功耗數(shù)字復(fù)合傳感器，它可以測量環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)。氣壓敏感元件是一個低噪高精度高分辨率絕對大氣壓力壓電式感應(yīng)元件；溫度感測元件具有低噪高分辨率特性，溫度值可以對氣壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償自校正。通過配置采樣率寄存器，可以設(shè)置敏感元件的采樣率。非常適合空間有限的移動設(shè)備，如智能是手機(jī)、平板電腦、智能手表和可穿戴設(shè)備、天氣預(yù)報、垂直速度指示、飛控設(shè)備、室內(nèi)室外導(dǎo)航、智能家居裝置。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 09:50

模塊電原理圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 10:43

Adafruit_BMP280_Library，用于BMP280傳感器的Arduino庫

下載地址
https://github.com/adafruit/Adafruit_BME280_Library
https://github.com/mahfuz195/BMP280-Arduino-Library
https://github.com/adafruit/Adafruit_BMP280_Library/releases（最新版本1.0.3）

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 11:43

還需要下載這個庫--Adafruit_Sensor
https://github.com/adafruit/Adafruit_Sensor

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 11:51

需要的材料和硬件連接
注意的是這塊板子的額定電壓是3.3v，且同時支持兩種連接方式： I2C 和 SPI ，下面的連接方式是SPI的連接方式和程序。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 11:59

左邊的是BMP280的6個接口，右邊是Arduino的6個接口，兩者用杜邦線連接即可。將USB線纜連接到電腦，選擇好合適的開發(fā)板以及端口，上傳并打開串口監(jiān)視器，查看數(shù)值變化。

GY-BMP 280 Arduino UNO
VCC                            3.3v
GND                            gnd
SCL                            13
SDA                            11
CSB                            10
SDO                            12

備注：不要使用5V，可能會損壞BMP280傳感器

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 12:03

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 12:06

/*
【Arduino】37種傳感器模塊系列實驗（27）
實驗二十七：GY-BMP280-3.3 高精度大氣壓強(qiáng)傳感器模塊（高度與溫度計）
*/
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BMP280.h>
#define BMP_SCK 13
#define BMP_MISO 12
#define BMP_MOSI 11
#define BMP_CS 10
//Adafruit_BMP280 bmp;
//Adafruit_BMP280 bmp(BMP_CS);
Adafruit_BMP280 bmp(BMP_CS, BMP_MOSI, BMP_MISO, BMP_SCK);
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println(F("BMP280 測試"));
if (!bmp.begin()) {
Serial.println(F("找不到對應(yīng)的傳感器"));
while (1);
}
}
void loop() {
Serial.print(F("溫度 = "));
Serial.print(bmp.readTemperature());
Serial.println(" *C");
Serial.print(F("氣壓 = "));
Serial.print(bmp.readPressure());
Serial.println(" Pa");
Serial.print(F("海拔 = "));
Serial.print(bmp.readAltitude(1013.25));
Serial.println(" m");
Serial.println();
delay(2000);
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 12:44

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 12:44

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 13:25

實驗二十八：5050 RGB全彩LED模塊 KY-009

5050 RGB燈珠是LED燈珠的一種，5050是以產(chǎn)品尺寸命名而來，RGB是指紅光、綠光、藍(lán)光三基色。主要特點有：
1、低電壓驅(qū)動，環(huán)保節(jié)能；
2、體積小，安裝簡便；
3、亮度高，散射角度大，一致性好
4、主要應(yīng)用于LED 軟燈條、LED 硬燈條、LED 模組、LED 背光源等。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-18 14:36

內(nèi)部結(jié)構(gòu)與規(guī)格圖

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【Arduino】108種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）