MM32W無線MCU系列產品應用筆記 —— 溫濕度監測儀方案
在本章節我們將繼續給大家介紹一個使用場景較為豐富的藍牙應用方案——基于MM32W系列開發的溫濕度監測儀。
圖1 方案應用圖
溫度、濕度與我們的生活息息相關，科研實驗室、農業大棚、食品儲存室、疫苗存儲及配送、貯藏室等對環境的溫度、濕度有著嚴格的控制標準，溫度、濕度的異常變化都可能會給其造成嚴重的影響。傳統的人工巡查和記錄環境溫濕度變化并非易事，隨著時代的發展，可實現智能化監測環境溫濕度的溫濕度傳感器出現了。如今，科研、農業、暖通、機房、航天航空、電力等工業部門都開始采用智能化的溫濕度傳感器監測環境的溫濕度。利用溫濕度傳感器對環境的溫濕度進行實時監測，不僅能夠及時發現環境溫濕度的異常，進而做出應對措施，避免或減少損失，還能夠減少員工工作量，降低人力成本。
硬件資源如下：
本方案基于MM32 BLE_Test Board進行測試驗證，搭配上溫濕度傳感器DHT11作為采集環境中溫濕度數據，再加上一款小型的OLED屏幕作為本地式數據輸出顯示窗口，另外可以通過手機APP獲取溫濕度變化情況。在硬件原理上，本方案的DHT11模塊的單線數據傳輸引腳連接到MCU的PA7，為了解析模塊的數據時序，該引腳復用為TIM3_CH2輸入捕獲功能；使用硬件IIC接口連接到OLED屏上去，引腳為PB6(SCL)、PB7(SDA)，可以將溫濕度數據顯示在OLED；藍牙相關的功能引腳與前面介紹的方案一致，此處不做過多展開。
軟件資源如下：
結合上述使用到的硬件資源，下面我們著重介紹軟件實現流程以及相關配置代碼。使用MCU的引腳復用為TIM3_CH2輸入捕獲功能DHT11模塊，在開啟捕獲時將PA7配置為浮空輸入模式，復用功能選擇AF1配置為TIM3的CH2輸入捕獲通道，并且將TIM3開啟；在停止捕獲時將PA7配置為推挽輸出模式，并且將TIM3關閉。由于DHT11模塊限制，溫濕度采樣周期間隔必須大于1S，本方案采樣和顯示周期為2S。
在使用OLED屏幕需要用到硬件IIC外設接口，需要將對應的PB6 PB7配置為復用開漏輸出模式，初始化時還需要根據不同的OLED模塊在函數IIC_Init()中修改slave設備地址，使能IIC接口后即可以開始傳輸工作了。由于數據采集和定時顯示需要，本方案的低功耗模式采用STOP模式。
以下為主函數初始化配置內容，主要將所有的外設資源和藍牙協議棧初始化，并且以中斷服務程序的方式運行藍牙，代碼如下：
主函數的循環中主要實現的功能為定時采集和顯示當前環境的溫濕度數據，而該數據也將在藍牙服務中發送到APP端顯示，代碼如下：
下面簡單介紹一下OLED操作相關的幾個函數：
//初始化IIC
void IIC_Init(I2C_TypeDef* I2Cx);
//發送命令函數
static void Write_Command(unsigned char Command);
//發送數據顯示在屏幕
static void Write_DataBuff(unsigned char *Data, unsigned char Len);
//OLED屏初始化
void OLED_Init(void);
//設置坐標
void OLED_SetPos(unsigned char x, unsigned char y);
//字符串顯示
void OLED_DispStr(unsigned char x, unsigned char y, char *ch);
//顯示logo
void OLED_DispLogo(void);
//清屏操作
void OLED_Clear(void);
下面簡單介紹一下DHT11模塊操作相關的幾個函數：
// TIM3_CH2輸入捕獲初始化
void CaptureInit(void); //用TIM3_CH2 PB5 AF3
//啟動捕獲
void CaptureStart(void);
//停止捕獲
void CaptureStop(void);
在TIM3_IRQHandler()中針對捕獲的數據進行解析和處理。
我們在gatt_user_send_notify_data_callback函數中給手機發送數據，該函數屬于回調函數，協議棧會在系統允許的時候（異步）回調本函數，該函數可用于藍牙模塊端主動發送數據之用，函數內部不得增加阻塞代碼。該應用中我們在此函數中實現將采集轉換好的溫濕度數據傳輸給手機APP。詳細實現代碼如下：
//藍牙連接成功后協議在空閑的時候會調用本回調函數
void gatt_user_send_notify_data_callback(void){
static u8 notiCnt = 0;//回調次數計數器
u16 humiBat ,tempBpm = 0;
unsigned char DHTData[3]={0x00,0x00,0x01};
notiCnt++; //每進一次該函數回調次數計數器+1
if(CaptureDataMon(&humiBat, &tempBpm) == 0) return;//未成功采集到溫濕度數據立即返回
tempBpm %= 512;//初步判斷溫度數據大小
humiBat /= 10;//初步判斷濕度數據大小
if (notiCnt >= 20) {//每進入該回調函數20次才發送一次溫度數據
notiCnt = 0;
cur_notifyhandle = 0x12;//溫度數據回復句柄值
if (tempBpm < 0x100){
DHTData[0] = 0; //1Byte
DHTData[1] = tempBpm;
sconn_notifydata(DHTData,2);//換算處理好溫度數據后通過藍牙發出
}
else {
DHTData[0] = 1; //2Byte
DHTData[1] = tempBpm;
DHTData[2] = tempBpm>>8;
sconn_notifydata(DHTData,3);//換算處理好溫度數據后通過藍牙發出
}
}
else if (10 == notiCnt) {//每進入該回調函數10次才發送一次濕度數據
SimBatt = humiBat; //0~100
cur_notifyhandle = 0x18;//濕度數據回復句柄值
sconn_notifydata(&SimBatt,1);//換算處理好濕度數據后通過藍牙發出
}
}
除了上述關鍵的藍牙數據發送函數外，下面再簡單介紹一些與藍牙相關的特征值定義：
手機操作流程如下：
打開手機藍牙并打開App，選擇HRM進入，點擊Connect按鈕開始搜索溫濕度藍牙設備。
選擇對應名稱（MM32W0_DHT）的藍牙設備并進行配對，等待連接成功。連接成功后會有相應提示，按鈕Connect名字會變成Disconnect。
連接成功后，在App界面上電池圖標會顯示從DHT11傳感器獲取的濕度信息（百分比）Finger和圖表會顯示從DHT11傳感器獲取的溫度信息（原始數據，溫度值x10）。
圖2 手機APP圖
編輯：ls 最后修改時間：2022-06-14
