هدف ما از انجام این پروژه چیست؟
هدف این پروژه اتصال و استفاده از سنسور دما و رطوبت HTU2xD با آردوینو است که امکان اندازهگیری دقیق شرایط محیطی را فراهم میکند. این سنسور قادر است دما و رطوبت نسبی محیط را اندازهگیری کرده و اطلاعات قابل اعتمادی ارائه دهد، که آن را برای کاربردهایی همچون کنترل سیستمهای تهویه مطبوع، نظارت بر گلخانهها و مدیریت شرایط محیطی ایدهآل میسازد. کاربران میتوانند با استفاده از دادههای این سنسور، سیستمهایی طراحی کنند که به تغییرات دما و رطوبت واکنش نشان دهند و در نتیجه بهرهوری انرژی و عملکرد کلی را بهبود بخشند.
در این آموزش چه چیزهایی یاد میگیریم؟
- چگونه سنسور HTU2xD را به آردوینو وصل کنید و ارتباط I2C را راهاندازی کنید.
- کتابخانهای را برای استفاده با آردوینو تغییر دهید و با نحوه کار دادههای I2C آشنا شوید.
- چگونه مقادیر دما و رطوبت را بخوانید و از این دادهها برای کاربردهای واقعی استفاده کنید.
- پروژههایی مثل کنترل تهویه مطبوع خودکار و نظارت بر شرایط محیطی را با این سنسور اجرا کنید و مهارتهای عملی برای ساخت سیستمهای واکنشگرا بر اساس دما و رطوبت یاد بگیرید.
این آموزش به شما کمک میکند سنسور را به درستی راهاندازی کنید و دادهها را به صورت لحظهای با آردوینو بخوانید.
برای شروع این پروژه به چه چیزهایی نیاز داریم؟
برای اجرای این پروژه به سختافزار و نرمافزار نیاز داریم. عناوین این سختافزارها و نرمافزارها در جدول زیر به شما ارائه شده است و میتوانید با کلیک بر روی هر یک، آن را تهیه/دانلود کرده و برای شروع آماده شوید.
سخت افزارهای مورد نیاز | نرمافزارهای مورد نیاز |
---|---|
Arduino Programmer | Arduino IDE |
Arduino Development Board- ( Arduino UNO ) | |
[no related product found] |
GebraMS برای راحتی شما، کتابخانههای ویژهای را برای اکثر پروژههای آردوینو آماده کرده است.
شما باید کتابخانه آماده شده توسط GebraMS را دانلود کرده و آن را به Arduino IDE خود اضافه کنید.
ابتدا مانند تصویر زیر ماژول GebraBit HTU20D را به صورت زیر به آردوینو متصل می کنیم:
سورس کد
کتابخانه پروژه (Library)
جبرابیت علاوه بر طراحی ماژولار انواع حسگرها و قطعات مجتمع، برای سهولت در نصب و توسعه نرمافزار توسط کاربران، مجموعهای از کتابخانههای ساختاریافته و مستقل از سختافزار را به زبان C ارائه میدهد. در این راستا، کاربران میتوانند کتابخانهی مربوط به ماژول مورد نظر خود را در قالب فایلهای “.h” و “.c” دانلود کنند.
با افزودن کتابخانهی ارائهشده توسط جبرابیت به پروژه (راهنمای افزودن فایل به پروژه)، میتوانیم بهراحتی کد خود را توسعه دهیم. فایلهای مربوطه را میتوانید در انتهای پروژه یا در بخش صفحات مرتبط در سمت راست مشاهده کنید.
تمام توابع تعریفشده در کتابخانه با جزئیات کامل توضیح داده شدهاند و کلیه پارامترهای ورودی و مقادیر بازگشتی هر تابع بهصورت مختصر شرح داده شده است. از آنجا که این کتابخانهها مستقل از سختافزار هستند، کاربر میتواند آنها را بهسادگی به کامپایلر دلخواه خود اضافه کرده و با میکروکنترلر یا برد توسعه مورد نظر خود استفاده کند.
USER REGISTER MAP
نقشه رجیستری یا Command های سنسور در این بخش تعریف شده است :
#define HTU2XD_ADDRESS 0x40
#define HTU2XD_WRITE_USER_REGISTER_CMD 0xE6
#define HTU2XD_READ_USER_REGISTER_CMD 0xE7
#define HTU2XD_RESET_CMD 0xFE
#define HTU2XD_TRIGGER_TEMPERATURE_MEASUREMENT_CMD 0xE3 /// Hold Master
#define HTU2XD_TRIGGER_HUMIDITY_MEASUREMENT_CMD 0xE5 /// Hold Master
#define HTU2XD_USER_REGISTER_RESOLUTION_BIT_MASK 0x81
// Processing constants
#define HTU2XD_TEMPERATURE_COEFFICIENT (float)(-0.15)
#define HTU2XD_CONSTANT_A (float)(8.1332)
#define HTU2XD_CONSTANT_B (float)(1762.39)
#define HTU2XD_CONSTANT_C (float)(235.66)
// Coefficients for temperature computation
#define TEMPERATURE_COEFF_MUL (175.72)
#define TEMPERATURE_COEFF_ADD (-46.85)
// Coefficients for relative humidity computation
#define HUMIDITY_COEFF_MUL (125)
#define HUMIDITY_COEFF_ADD (-6)
/*----------------------------------------------*
* USER REGISTER MAP End *
*----------------------------------------------*/
HTU2XD_Ability Enum
توانایی فعال یا غیر فعال کردن بخش های مختلف سنسور در این enum تعریف شده است :
typedef enum Ability
{
Disable = 0 ,
Enable
}HTU2XD_Ability;
HTU2XD_Battery_Status Enum
برای مشخص شدن وضعیت سطح ولتاژ سنسور از مقادیر این enum استفاده می شود:
typedef enum Battery_Status
{
HTU2XD_BATTERY_VDD_OK,
HTU2XD_BATTERY_VDD_LOW
}HTU2XD_Battery_Status;
HTU2XD_OTP Enum
برای تنظیمات OTP سنسور از مقادیر این enum استفاده می شود:
typedef enum OTP
{
OTP_DISABLE = 1 ,
OTP_ENABLE = 0
}HTU2XD_OTP;
HTU2XD_Measurement_Resolution Enum
برای انتخاب رزولوشن سنسور از مقادیر این enum استفاده می شود:
typedef enum Measurement_Resolution
{
HTU2XD_HUMIDITY_12BIT_TEMPERATURE_14BIT = 0x00 ,
HTU2XD_HUMIDITY_8BIT_TEMPERATURE_12BIT = 0x01 ,
HTU2XD_HUMIDITY_10BIT_TEMPERATURE_13BIT = 0x80 ,
HTU2XD_HUMIDITY_11BIT_TEMPERATURE_11BIT = 0x81
}HTU2XD_Measurement_Resolution;
HTU2XD_Humidity_Conversion_Time Enum
برای انتخاب زمان تبدیل مقادیر رطوبت از مقادیر این enum استفاده می شود:
typedef enum Humidity_Conversion_Time
{
HUMIDITY_12BIT_MEASUREMENT_TIME = 16,
HUMIDITY_11BIT_MEASUREMENT_TIME = 8 ,
HUMIDITY_10BIT_MEASUREMENT_TIME = 5 ,
HUMIDITY_8BIT_MEASUREMENT_TIME = 3
}HTU2XD_Humidity_Conversion_Time;
HTU2XD_Temperature_Conversion_Time Enum
برای انتخاب زمان تبدیل مقادیر دما از مقادیر این enum استفاده می شود:
typedef enum Temperature_Conversion_Time
{
TEMPERATURE_14BIT_MEASUREMENT_TIME = 50 ,
TEMPERATURE_13BIT_MEASUREMENT_TIME = 25 ,
TEMPERATURE_12BIT_MEASUREMENT_TIME = 13 ,
TEMPERATURE_11BIT_MEASUREMENT_TIME = 7
}HTU2XD_Temperature_Conversion_Time;
HTU2XD_CRC_Status Enum
با استفاده از این enum وضعیت بررسی CRC مشخص می شود:
typedef enum CRC_Status
{
CRC_ERROR = 0,
CRC_OK
}HTU2XD_CRC_Status;
HTU2XD_Reset_Status Enum
با استفاده از این enum وضعیت ریست سنسورمشخص می شود:
typedef enum
{
FAILED = 0 ,
DONE
}HTU2XD_Reset_Status;
HTU2XD struct
تمام ویژگی های سنسور، ضرایب کالیبراسیون و داده های سنسور در این Struct تعریف شده است و تمامی اطلاعات و کانفیگ اجرا شده بر روی سنسور در این Structure ذخیره شده و می توان تغییرات در هر بخش از سنسور را در محیط Debug Session مشاهده نمود.
typedef struct HTU2XD
{
uint8_t Register_Cache;
HTU2XD_Reset_Status RESET;
HTU2XD_Battery_Status BATTERY_VDD;
HTU2XD_OTP OTP;
HTU2XD_Ability ON_CHIP_HEATER;
HTU2XD_Measurement_Resolution MEASUREMENT_RESOLUTION;
HTU2XD_Humidity_Conversion_Time HUMIDITY_MEASUREMENT_TIME;
HTU2XD_Temperature_Conversion_Time TEMPERATURE_MEASUREMENT_TIME;
uint8_t ADC_TEMPERATURE[REGISTER_DATA_BUFFER_SIZE];
uint16_t ADC_TEMPERATURE_DATA;
uint8_t ADC_HUMIDITY[REGISTER_DATA_BUFFER_SIZE];
uint16_t ADC_HUMIDITY_DATA;
uint8_t HTU2XD_CRC;
HTU2XD_CRC_Status CRC_CHECK;
float TEMPERATURE;
float HUMIDITY;
float COMPANSATED_HUMIDITY;
// double PARTIAL_PRESSURE;
// double DEW_POINT;
}GebraBit_HTU2XD;
Declaration of functions
در پایان این فایل تمامی توابع جهت خواندن و نوشتن در رجیستر های HTU2XD ، کانفیک سنسور و دریافت داده از سنسور اعلان شده است:
/********************************************************
* Declare Read&Write HTU2XD Register Values Functions *
********************************************************/
extern void GB_HTU2XD_Read_User_Register(uint8_t *data) ;
extern void GB_HTU2XD_Burst_Read(uint8_t regAddr, uint8_t *data, uint16_t byteQuantity);
extern void GB_HTU2XD_Read_User_Register_Bits ( uint8_t start_bit, uint8_t len, uint8_t* data);
extern void GB_HTU2XD_Write_User_Register(uint8_t data) ;
extern void GB_HTU2XD_Burst_Write(uint8_t regAddr, uint8_t *data, uint16_t byteQuantity) ;
extern void GB_HTU2XD_Write_User_Register_Bits( uint8_t start_bit, uint8_t len, uint8_t data);
/********************************************************
* Declare MS5611 Configuration Functions *
********************************************************/
extern void GB_HTU2XD_Soft_Reset ( GebraBit_HTU2XD * HTU2XD ) ;
extern void GB_HTU2XD_Check_Battery_Voltage_VDD ( GebraBit_HTU2XD * HTU2XD ) ;
extern void GB_HTU2XD_On_Chip_Heater ( GebraBit_HTU2XD * HTU2XD , HTU2XD_Ability heater ) ;
extern void GB_HTU2XD_Read_On_Chip_Heater_Status ( GebraBit_HTU2XD * HTU2XD , HTU2XD_Ability heater ) ;
extern void GB_HTU2XD_OTP ( GebraBit_HTU2XD * HTU2XD , HTU2XD_OTP otp ) ;
extern void GB_HTU2XD_Read_OTP ( GebraBit_HTU2XD * HTU2XD , HTU2XD_OTP otp ) ;
extern void GB_HTU2XD_Measurement_Resolution ( GebraBit_HTU2XD * HTU2XD , HTU2XD_Measurement_Resolution res ) ;
extern void GB_HTU2XD_Read_Measurement_Resolution ( GebraBit_HTU2XD * HTU2XD ) ;
extern void GB_HTU2XD_CRC_Check( GebraBit_HTU2XD * HTU2XD , uint16_t value, uint8_t crc) ;
extern void GB_HTU2XD_ADC_Temperature_Raw_Data ( GebraBit_HTU2XD * HTU2XD ) ;
extern void GB_HTU2XD_ADC_Humidity_Raw_Data ( GebraBit_HTU2XD * HTU2XD ) ;
extern void GB_HTU2XD_initialize( GebraBit_HTU2XD * HTU2XD ) ;
extern void GB_HTU2XD_Configuration(GebraBit_HTU2XD * HTU2XD) ;
extern void GB_HTU2XD_Get_Data(GebraBit_HTU2XD * HTU2XD);
فایل سورس GebraBit_HTU2XD.cpp
در این فایل که به زبان ++C نوشته شده ، تمامی توابع با جزئیات کامل، کامنت گذاری شده و تمامی پارامتر های دریافتی در آرگومان توابع و مقادیر بازگشتی از آنها ، بطور واضح توضیح داده شده است.از این رو در این قسمت به همین توضیحات اکتفا کرده و کاربران را برای اطلاعات بیشتر به بررسی مستقیم از این فایل دعوت می کنیم.
برنامه نمونه در آردوینو
بعد از اتصال ماژول به آردوینو و اضافه کردن کتابخانه سنسور به نرم افزار آردوینو به مسیر زیر بروید و کد نمونه را باز کنید. File > Examples > GebraBit_HTU2XD > Temp-Humid
شرح فایل نمونه
اگر به ابتدای فایل دقت کنید، متوجه می شوید که هدر GebraBit_HTU2XD.h برای دسترسی به ساختار ها ، Enum ها و توابع مورد نیاز ماژول GebraBit HTU2XD ، اضافه شده است.در قسمت بعدی متغیری به نام HTU2XD_Module از نوع ساختار GebraBit_HTU2XD (این ساختار در هدر GebraBit_HTU2XD بوده و در بخش توضیحات کتابخانه GebraBit_HTU2XDتوضیح داده شد) که برای پیکربندی ماژول GebraBit HTU2XD می باشد، تعریف شده است:
GebraBit_HTU2XD HTU2XD;
در بخش بعدی کد نوشته شده، با استفاده از تابع GB_HTU2XD_initialize(&HTU2XD_Module) و GB_HTU2XD_Configuration(&HTU2XD_Module) ماژول GebraBit HTU2XD را مقدار دهی می کنیم و در نهایت در قسمت while برنامه ،داده را از سنسور خوانده و مقادیر رطوبت و دما به طور پیوسته دریافت میشود:
void setup() {
Wire.begin(); // Initialize the I2C bus
Serial.begin(9600); // Initialize serial communication for debugging
GB_HTU2XD_initialize(&HTU2XD); // Initialize the HTU2XD sensor
GB_HTU2XD_Configuration(&HTU2XD); // Configure the HTU2XD sensor
}
void loop() {
GB_HTU2XD_Get_Data(&HTU2XD); // Read data from the sensor
Serial.print("Temperature: ");
Serial.print(HTU2XD.TEMPERATURE);
Serial.println(" °C");
Serial.print("Humidity: ");
Serial.print(HTU2XD.HUMIDITY);
Serial.println(" %");
delay(2000); // Delay between readings
}
The Sample file code text:
#include "GebraBit_HTU2XD.h"
GebraBit_HTU2XD HTU2XD;
void setup() {
Wire.begin(); // Initialize the I2C bus
Serial.begin(9600); // Initialize serial communication for debugging
GB_HTU2XD_initialize(&HTU2XD); // Initialize the HTU2XD sensor
GB_HTU2XD_Configuration(&HTU2XD); // Configure the HTU2XD sensor
}
void loop() {
GB_HTU2XD_Get_Data(&HTU2XD); // Read data from the sensor
Serial.print("Temperature: ");
Serial.print(HTU2XD.TEMPERATURE);
Serial.println(" °C");
Serial.print("Humidity: ");
Serial.print(HTU2XD.HUMIDITY);
Serial.println(" %");
delay(2000); // Delay between readings
}
آردوینو خود را به کامپیوتر متصل کنید و مدل و پورت آردوینو خود را انتخاب کنید.
سپس نمونه کد را ابتدا Verify و سپس Upload کنید
بعد از Upload کردن کد Serial Monitor را باز کرده و می توانید خروجی های سنسور را مشاهده کنید