В этой статье мы рассмотрим считывание значений со встроенного датчика температуры платы Raspberry Pi Pico. Эта плата имеет внутренний датчик температуры, подключенный к одному из нескольких специальных контактов, называемых контактами АЦП (аналого-цифрового преобразования).
Мы подключим I2C OLED-дисплей к плате Raspberry Pi Pico и считаем данные о температуре с ее встроенного датчика. Затем мы отобразим температуру на OLED-экране. Вы можете использовать математическое уравнение для преобразования значения температуры по Цельсию в градусы Фаренгейта.
Необходимые компоненты
- Плата Raspberry Pi Pico (купить на AliExpress).
- OLED дисплей с интерфейсом I2C (I2C OLED display) (купить на AliExpress — для данного проекта выбирайте вариант дисплея с 4 контактами).
- Макетная плата.
- Соединительные провода.
Реклама: ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН: 7703380158
Схема проекта
Поскольку мы хотим отображать значение температуры на OLED-дисплее, то у нас должно быть соединение между платой Raspberry Pi Pico и OLED дисплеем. Схема соединения приведена ниже. Более подробно о подключении OLED дисплея к плате Raspberry Pi Pico вы можете прочитать в этой статье.
Подключите контакты SDA и SCL OLED-дисплея к контактам GP8 и GP9 платы Raspberry Pi Pico соответственно. Вы можете использовать макетную плату для сборки схемы, как показано ниже.
Встроенный датчик температуры Raspberry Pi Pico
Внутренний датчик температуры, который поставляется с платой Raspberry Pi Pico, подключен к одному из контактов АЦП. Контакт АЦП поддерживает диапазон значений, который определяется входным напряжением, подаваемым на его.
В микроконтроллере RP2040 контакты АЦП поддерживают разрешение 12 бит, что означает что значение на их выходе может изменяться от 0 до 4095. Но код MicroPython может масштабировать значения АЦП до 16-битного диапазона. Таким образом, мы фактически получаем диапазон от 0 до 65535. Микроконтроллер работает при напряжении 3,3 В, что означает, что контакт АЦП вернет значение 65535 когда на него подано 3,3 В, или 0, когда напряжение отсутствует. Мы можем получить все промежуточные значения, когда напряжение, приложенное к контакту, находится в диапазоне от 0 до 3,3 В.
Контакты АЦП на плате Raspberry Pi Pico используют собственную схему нумерации вместо номера контакта GPIO. На схеме контактов выше вы можете видеть контакты, обозначенные как ADC0, ADC1, ADC2 и ADC_VREF (технически ADC3), являются четырьмя доступными извне контактами АЦП. Датчик температуры не имеет физического контакта на плате, но к нему обращаются как к ADC4 .
Чтение значения температуры с помощью кода MicroPython
Теперь давайте посмотрим на код считывания значений со встроенного датчика температуры платы Raspberry Pi Pico. Скопируйте следующий код и нажмите кнопку загрузки и запуска.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
import machine import utime sensor_temp = machine.ADC(4) conversion_factor = 3.3 / (65535) while True: reading = sensor_temp.read_u16() * conversion_factor temperature = 27 - (reading - 0.706)/0.001721 print(temperature) utime.sleep(2) |
В окне начнет отображаться значение температуры в градусах Цельсия.
Объяснение работы кода
Сначала импортируем библиотеки machine и utime. Модуль machine предоставляет класс ADC() для работы с контактами АЦП (ADC).
1 2 3 4 5 |
import machine import utime sensor_temp = machine.ADC(4) conversion_factor = 3.3 / (65535) |
Если вывести значение температуры, вы получите целое число от 0 до 65535. Поэтому нам нужно преобразовать это значение в шкалу градусов Цельсия или Фаренгейта.
Датчик температуры работает, подавая на вывод ADC4 напряжение, пропорциональное температуре. Согласно техническому описанию, температура 27 градусов Цельсия обеспечивает напряжение 0,706 В. С каждым дополнительным градусом напряжение уменьшается на 1,721 мВ или 0,001721 В. Первым шагом в преобразовании 16-битной температуры является ее обратное преобразование в вольты, что выполняется на основе максимального напряжения 3,3 В, используемого платой Raspberry Pi Pico.
1 |
reading = sensor_temp.read_u16() * conversion_factor |
При таком преобразовании значение температуры имеет значение от 0 до 3,3. Нам снова нужно сделать второе преобразование, которое приводит температуру к шкале Цельсия.
1 |
temperature = 27 - (reading - 0.706)/0.001721 |
Если вы хотите перевести значение температуры из градусов Цельсия в градусы Фаренгейта, вы можете воспользоваться этим математическим уравнением.
1 |
fahrenheit_degrees = celsius_degrees * 9 / 5 + 32 |
Отображение значений температуры с Raspberry Pi Pico на OLED дисплее
Теперь давайте напишем дополнительный код для отображения значения температуры на OLED-экране. Для этого нам нужно сначала написать код OLED-драйвера, так как драйвер SSD1306 недоступен. Весь код разделен на 2 части.
1. ssd1306.py
2. Main.py
ssd1306.py
Откройте новую вкладку и скопируйте следующий код. Сохраните файл под именем ssd1306.py.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 |
# MicroPython SSD1306 OLED driver, I2C and SPI interfaces from micropython import const import framebuf # register definitions SET_CONTRAST = const(0x81) SET_ENTIRE_ON = const(0xA4) SET_NORM_INV = const(0xA6) SET_DISP = const(0xAE) SET_MEM_ADDR = const(0x20) SET_COL_ADDR = const(0x21) SET_PAGE_ADDR = const(0x22) SET_DISP_START_LINE = const(0x40) SET_SEG_REMAP = const(0xA0) SET_MUX_RATIO = const(0xA8) SET_COM_OUT_DIR = const(0xC0) SET_DISP_OFFSET = const(0xD3) SET_COM_PIN_CFG = const(0xDA) SET_DISP_CLK_DIV = const(0xD5) SET_PRECHARGE = const(0xD9) SET_VCOM_DESEL = const(0xDB) SET_CHARGE_PUMP = const(0x8D) # Subclassing FrameBuffer provides support for graphics primitives # http://docs.micropython.org/en/latest/pyboard/library/framebuf.html class SSD1306(framebuf.FrameBuffer): def __init__(self, width, height, external_vcc): self.width = width self.height = height self.external_vcc = external_vcc self.pages = self.height // 8 self.buffer = bytearray(self.pages * self.width) super().__init__(self.buffer, self.width, self.height, framebuf.MONO_VLSB) self.init_display() def init_display(self): for cmd in ( SET_DISP | 0x00, # off # address setting SET_MEM_ADDR, 0x00, # horizontal # resolution and layout SET_DISP_START_LINE | 0x00, SET_SEG_REMAP | 0x01, # column addr 127 mapped to SEG0 SET_MUX_RATIO, self.height - 1, SET_COM_OUT_DIR | 0x08, # scan from COM[N] to COM0 SET_DISP_OFFSET, 0x00, SET_COM_PIN_CFG, 0x02 if self.width > 2 * self.height else 0x12, # timing and driving scheme SET_DISP_CLK_DIV, 0x80, SET_PRECHARGE, 0x22 if self.external_vcc else 0xF1, SET_VCOM_DESEL, 0x30, # 0.83*Vcc # display SET_CONTRAST, 0xFF, # maximum SET_ENTIRE_ON, # output follows RAM contents SET_NORM_INV, # not inverted # charge pump SET_CHARGE_PUMP, 0x10 if self.external_vcc else 0x14, SET_DISP | 0x01, ): # on self.write_cmd(cmd) self.fill(0) self.show() def poweroff(self): self.write_cmd(SET_DISP | 0x00) def poweron(self): self.write_cmd(SET_DISP | 0x01) def contrast(self, contrast): self.write_cmd(SET_CONTRAST) self.write_cmd(contrast) def invert(self, invert): self.write_cmd(SET_NORM_INV | (invert & 1)) def show(self): x0 = 0 x1 = self.width - 1 if self.width == 64: # displays with width of 64 pixels are shifted by 32 x0 += 32 x1 += 32 self.write_cmd(SET_COL_ADDR) self.write_cmd(x0) self.write_cmd(x1) self.write_cmd(SET_PAGE_ADDR) self.write_cmd(0) self.write_cmd(self.pages - 1) self.write_data(self.buffer) class SSD1306_I2C(SSD1306): def __init__(self, width, height, i2c, addr=0x3C, external_vcc=False): self.i2c = i2c self.addr = addr self.temp = bytearray(2) self.write_list = [b"\x40", None] # Co=0, D/C#=1 super().__init__(width, height, external_vcc) def write_cmd(self, cmd): self.temp[0] = 0x80 # Co=1, D/C#=0 self.temp[1] = cmd self.i2c.writeto(self.addr, self.temp) def write_data(self, buf): self.write_list[1] = buf self.i2c.writevto(self.addr, self.write_list) class SSD1306_SPI(SSD1306): def __init__(self, width, height, spi, dc, res, cs, external_vcc=False): self.rate = 10 * 1024 * 1024 dc.init(dc.OUT, value=0) res.init(res.OUT, value=0) cs.init(cs.OUT, value=1) self.spi = spi self.dc = dc self.res = res self.cs = cs import time self.res(1) time.sleep_ms(1) self.res(0) time.sleep_ms(10) self.res(1) super().__init__(width, height, external_vcc) def write_cmd(self, cmd): self.spi.init(baudrate=self.rate, polarity=0, phase=0) self.cs(1) self.dc(0) self.cs(0) self.spi.write(bytearray([cmd])) self.cs(1) def write_data(self, buf): self.spi.init(baudrate=self.rate, polarity=0, phase=0) self.cs(1) self.dc(1) self.cs(0) self.spi.write(buf) self.cs(1) |
main.py
После загрузки SSD1306.py снова создайте новую вкладку и скопируйте следующий код. Сохраните этот код под именем main.py.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 |
# Display Image & text on I2C driven ssd1306 OLED display from machine import Pin, I2C from ssd1306 import SSD1306_I2C import machine import utime sensor_temp = machine.ADC(4) conversion_factor = 3.3 / (65535) WIDTH = 128 # oled display width HEIGHT = 64 # oled display height i2c = I2C(0, scl=Pin(9), sda=Pin(8), freq=200000) # Init I2C using pins GP8 & GP9 (default I2C0 pins) print("I2C Address : "+hex(i2c.scan()[0]).upper()) # Display device address print("I2C Configuration: "+str(i2c)) # Display I2C config oled = SSD1306_I2C(WIDTH, HEIGHT, i2c) # Init oled display while True: reading = sensor_temp.read_u16() * conversion_factor temperature = 27 - (reading - 0.706)/0.001721 print(temperature) # Clear the oled display in case it has junk on it. oled.fill(0) # Add some text oled.text("Temp: ",6,8) oled.text(str(round(temperature,2)),50,8) oled.text("*C",95,8) utime.sleep(2) # Finally update the oled display so the image & text is displayed oled.show() |
После запуска кода на OLED-дисплее начнет отображаться значение температуры.
Вот как вы можете считывать данные о температуре с помощью встроенного датчика температуры платы Raspberry Pi Pico. Вы также можете подключить внешний датчик температуры, например DS18B20, к RPI Pico для более точного считывания температуры.