ESP8266-Arduino编程实例-BME280环境传感器驱动

BME280环境传感器驱动

1、BME280介绍

BME280 是一款出色的新型芯片，最初是为下一代智能手机设计的。 它由一个非常精确的压力传感器和一个相关的温度、湿度传感器组成。该传感器非常适合各种室内环境传感，甚至可以用于 I2C 和 SPI！

这款精密传感器是最佳的低成本传感解决方案，用于测量精度为 ±3% 的湿度、绝对精度为 ±1 hPa 的气压以及精度为 ±1.0°C 的温度。 由于压力随高度变化，而且压力测量非常好，您还可以将其用作高度计，精度为±1米或更高！

BME280 是博世的下一代传感器，是 BMP085/BMP180/BMP183 的升级版 - 具有 0.25m 的低海拔噪声和相同的快速转换时间。 它具有相同的规格，但可以使用 I2C 或 SPI。 对于简单的接线，请使用 I2C。 如果您想连接一堆传感器而不用担心 I2C 地址冲突，请使用 SPI。

BME280具有如下特性：

• 操作范围：

  • 压力: 300…1100 hPa
  • 温度: -40…85°C

• 电源电压 VDDIO：1.2 … 3.6 V

• 电源电压 VDD：1.71 … 3.6 V

• 平均电流消耗（典型值）（1Hz 数据刷新率）：

1.8 μA @ 1 Hz (H, T)
2.8 μA @ 1 Hz (P, T)
3.6 μA @ 1 Hz（H、P、T）
T = 温度

• 睡眠模式下的平均电流消耗：0.1 μA

• 湿度传感器

  • 响应时间 (τ63%)：1 s
  • 精度公差：±3% 相对湿度
  • 滞后：≤2% 相对湿度

• 压力传感器

  • 均方根噪声：0.2Pa（相当于1.7cm）
  • 灵敏度误差：±0.25%（在 400m 高度变化时相当于 1m）
  • 温度系数偏移：±1.5Pa/K（在 1 °C 温度变化下相当于 ±12.6cm）

2、硬件准备

• ESP8266 NodeMCU开发板一块
• BME280传感器模块一个
• 面板板一个
• 杜邦线若干
• 数据线一条

硬件接线如下：

3、软件准备

• Arduino IDE或VSCode + PlatformIO

在前面的文章中，对如何搭建ESP8266开发环境做了详细的介绍，请参考：

• ESP8266-Arduino编程实例-开发环境搭建（基于Arduino IDE）
• ESP8266-Arduino编程实例-开发环境搭建（基于PlatformIO）

ESP8266 NodeMCU的引脚介绍在前面的文章中做了详细的介绍，请参考：

• ESP8266-Arduino编程实例-认识ESP8266

4、代码实现

#include<Wire.h>
 
// BME280 I2C address is 0x76(108)
#define Addr 0x76
 
void setup()
{
// Initialise I2C communication as MASTER
Wire.begin();
// Initialise Serial communication, set baud rate = 9600
Serial.begin(9600);
}
 
void loop()
{
    unsigned int b1[24];
    unsigned int data[8];
    unsigned int dig_H1 = 0;
    for(int i = 0; i < 24; i++)
    {
        // Start I2C Transmission
        Wire.beginTransmission(Addr);
        // Select data register
        Wire.write((136+i));
        // Stop I2C Transmission
        Wire.endTransmission();

        // Request 1 byte of data
        Wire.requestFrom(Addr, 1);

        // Read 24 bytes of data
        if(Wire.available() == 1)
        {
        	b1[i] = Wire.read();
        }
    }

    // Convert the data
    // temp coefficients
    unsigned int dig_T1 = (b1[0] & 0xff) + ((b1[1] & 0xff) \* 256);
    int dig_T2 = b1[2] + (b1[3] \* 256);
    int dig_T3 = b1[4] + (b1[5] \* 256);

    // pressure coefficients
    unsigned int dig_P1 = (b1[6] & 0xff) + ((b1[7] & 0xff ) \* 256);
    int dig_P2 = b1[8] + (b1[9] \* 256);
    int dig_P3 = b1[10] + (b1[11] \* 256);
    int dig_P4 = b1[12] + (b1[13] \* 256);
    int dig_P5 = b1[14] + (b1[15] \* 256);
    int dig_P6 = b1[16] + (b1[17] \* 256);
    int dig_P7 = b1[18] + (b1[19] \* 256);
    int dig_P8 = b1[20] + (b1[21] \* 256);
    int dig_P9 = b1[22] + (b1[23] \* 256);

    // Start I2C Transmission
    Wire.beginTransmission(Addr);
    // Select data register
    Wire.write(161);
    // Stop I2C Transmission
    Wire.endTransmission();

    // Request 1 byte of data
    Wire.requestFrom(Addr, 1);

    // Read 1 byte of data
    if(Wire.available() == 1)
    {
    	dig_H1 = Wire.read();
    }

    for(int i = 0; i < 7; i++)
    {
        // Start I2C Transmission
        Wire.beginTransmission(Addr);
        // Select data register
        Wire.write((225+i));
        // Stop I2C Transmission
        Wire.endTransmission();

        // Request 1 byte of data
        Wire.requestFrom(Addr, 1);

        // Read 7 bytes of data
        if(Wire.available() == 1)
        {
        	b1[i] = Wire.read();
        }
    }

    // Convert the data
    // humidity coefficients
    int dig_H2 = b1[0] + (b1[1] \* 256);
    unsigned int dig_H3 = b1[2] & 0xFF ;
    int dig_H4 = (b1[3] \* 16) + (b1[4] & 0xF);
    int dig_H5 = (b1[4] / 16) + (b1[5] \* 16);
    int dig_H6 = b1[6];

    // Start I2C Transmission
    Wire.beginTransmission(Addr);
    // Select control humidity register
    Wire.write(0xF2);
    // Humidity over sampling rate = 1
    Wire.write(0x01);
    // Stop I2C Transmission
    Wire.endTransmission();

    // Start I2C Transmission
    Wire.beginTransmission(Addr);
    // Select control measurement register
    Wire.write(0xF4);
    // Normal mode, temp and pressure over sampling rate = 1
    Wire.write(0x27);
    // Stop I2C Transmission
    Wire.endTransmission();

    // Start I2C Transmission
    Wire.beginTransmission(Addr);
    // Select config register
    Wire.write(0xF5);
    // Stand\_by time = 1000ms
    Wire.write(0xA0);
    // Stop I2C Transmission
    Wire.endTransmission();

    for(int i = 0; i < 8; i++)
    {
        // Start I2C Transmission
        Wire.beginTransmission(Addr);
        // Select data register
        Wire.write((247+i));
        // Stop I2C Transmission
        Wire.endTransmission();

        // Request 1 byte of data
        Wire.requestFrom(Addr, 1);

        // Read 8 bytes of data
        if(Wire.available() == 1)
        {
        	data[i] = Wire.read();
        }
    }

    // Convert pressure and temperature data to 19-bits
    long adc_p = (((long)(data[0] & 0xFF) \* 65536) + ((long)(data[1] & 0xFF) \* 256) + (long)(data[2] & 0xF0)) / 16;
    long adc\_t = (((long)(data[3] & 0xFF) \* 65536) + ((long)(data[4] & 0xFF) \* 256) + (long)(data[5] & 0xF0)) / 16;
    // Convert the humidity data
    long adc_h = ((long)(data[6] & 0xFF) \* 256 + (long)(data[7] & 0xFF));

    // Temperature offset calculations
    double var1 = (((double)adc\_t) / 16384.0 - ((double)dig_T1) / 1024.0) \* ((double)dig_T2);
    double var2 = ((((double)adc\_t) / 131072.0 - ((double)dig_T1) / 8192.0) \*
    (((double)adc\_t)/131072.0 - ((double)dig_T1)/8192.0)) \* ((double)dig_T3);
    double t_fine = (long)(var1 + var2);
    double cTemp = (var1 + var2) / 5120.0;
    double fTemp = cTemp \* 1.8 + 32;

    // Pressure offset calculations
    var1 = ((double)t_fine / 2.0) - 64000.0;
    var2 = var1 \* var1 \* ((double)dig_P6) / 32768.0;
    var2 = var2 + var1 \* ((double)dig_P5) \* 2.0;
    var2 = (var2 / 4.0) + (((double)dig_P4) \* 65536.0);
    var1 = (((double) dig_P3) \* var1 \* var1 / 524288.0 + ((double) dig_P2) \* var1) / 524288.0;
    var1 = (1.0 + var1 / 32768.0) \* ((double)dig_P1);
    double p = 1048576.0 - (double)adc_p;
    p = (p - (var2 / 4096.0)) \* 6250.0 / var1;
    var1 = ((double) dig_P9) \* p \* p / 2147483648.0;
    var2 = p \* ((double) dig_P8) / 32768.0;
    double pressure = (p + (var1 + var2 + ((double)dig_P7)) / 16.0) / 100;

    // Humidity offset calculations
    double var_H = (((double)t_fine) - 76800.0);
    var_H = (adc_h - (dig_H4 \* 64.0 + dig_H5 / 16384.0 \* var_H)) \* (dig_H2 / 65536.0 \* (1.0 + dig_H6 / 67108864.0 \* var_H \* (1.0 + dig_H3 / 67108864.0 \* var_H)));
    double humidity = var_H \* (1.0 - dig_H1 \* var_H / 524288.0);
    if(humidity > 100.0)
    {
    	humidity = 100.0;
    }
    else if(humidity < 0.0)
    {
    	humidity = 0.0;
    }

    // Output data to serial monitor
    Serial.print("Temperature in Celsius : ");
    Serial.print(cTemp);
    Serial.println(" C");
    Serial.print("Temperature in Fahrenheit : ");
    Serial.print(fTemp);
    Serial.println(" F");
    Serial.print("Pressure : ");
    Serial.print(pressure);
    Serial.println(" hPa");
    Serial.print("Relative Humidity : ");
    Serial.print(humidity);
    Serial.println(" RH");
    delay(1000);
}

文章来源: https://iotsmart.blog.csdn.net/article/details/126537745