Arduino Uno R4 Wifi의 LED 매트릭스를 시계열 그래프로 사용하는 데모

 

Arduino Uno R4 Wifi의 LED 매트릭스를 시계열 그래프로 사용하는 데모

 

종속성

 

Arduino IDE에 내장된 라이브러리 관리자를 사용하여 모든 종속성을 다운로드하여 설치할 수도 있고, github에서 다운로드하여 Arduino 라이브러리 폴더에 복사할 수도 있습니다.

 

센시리온 코어

센시리온 I2C SHT4x 

 

 

 

용법:

 

SHT40을 아두이노의 QWIIC 소켓에 연결하세요. QWIIC 커넥터를 사용하지 않는 경우 SHT_I2C_INTERFACE변수를 조정하세요.

 

시동 후 가장 아랫줄에 불이 간신히 들어와야 합니다. 센서에 바람을 불어 넣어 예열시키면 신호가 올라가는 것을 볼 수 있습니다.

기준값을 재설정하려면 보드를 재설정하기만 하면 됩니다. 

 

설명:

 

이는 Arduino Uno R4 Wifi의 LED 매트릭스를 사용하여 Sensirion SHT4x 습도 온도 센서의 신호를 표시하는 방법을 보여주는 데모입니다.

 

LED 매트릭스는 가로 방향으로 배치되어 있으며, 이는 각각 8개의 막대로 구성된 12개의 값을 나타냅니다. 또한, 가장 최근 값은 오른쪽에 삽입됩니다. 이 경우 '오른쪽'은 Arduino PCB의 텍스트를 기반으로 합니다. 즉, 보드의 USB 포트가 왼쪽을 향하도록 배치됩니다.

 

수직 해상도가 8개 막대에 불과하므로 init() 함수에서 초기 기준선을 선택하고 제한된 범위만 표시했습니다. 표시되는 범위는 다음과 같이 정의됩니다.

 

최소값: BASELINE_SCALE_FACTOR기준값

최대값: 최소값 +TEMP_RANGE

 

내부적으로 모든 값은 섭씨로 표시되지만 변화를 표시하려는 의도이므로 사용되는 단위는 실제적인 영향을 미치지 않습니다. 

 

전체 코드는 아래에 있습니다. 코드 출처는 다음 링크를 따라가세요. 

 

 

/*
 * Copyright (c) 2023 Johannes Winkelmann, jw@smts.ch
 *
 * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining
 * a copy of this software and associated documentation files 
 * (the “Software”), to deal in the Software without restriction, 
 * including without limitation the rights to use, copy, modify, merge, 
 * publish, distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, 
 * and to permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject 
 * to the following conditions:
 *
 * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
 * all copies or substantial portions of the Software.

 * THE SOFTWARE IS PROVIDED “AS IS”, WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
 * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
 * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
 * AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER 
 * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING 
 * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER 
 * DEALINGS IN THE SOFTWARE.
 */

/*
 * Usage:
 *   Connect your SHT40 to the QWIIC socket on the Arduino. If you're not
 *   using the QWIIC connector, adapt the 'SHT_I2C_INTERFACE' variable below
 *
 *   After startup, the lowest row should barely come on. If you blow on the
 *   sensor to warm it up, you should see the signal rise
 *
 *   To reset the baseline value, simply reset the board
 *
 * Description:
 *   This is an demo showing how to use the LED matrix of an Arduino Uno R4
 *   Wifi to display the signal from a Sensirion SHT4x humidity temperature
 *   sensor
 *
 *   The orientation is such that the LED matrix is in landscape orientation,
 *   meaning that there are 12 values, with a resolution of 8 bars each.
 *   Furthermore, the most recent value is inserted on the right. 'Right' in
 *   this case is based on the text on the Arduino PCB, i.e. the orientation
 *   is such that the USB port of the board is looking to the left
 *
 *   Note that since the vertical resolution is just 8 bars, I've opted to
 *   choose an initial baseline in the init() function, and only show a
 *   limited range. The range displayed is defined as
 *     min value: 'BASELINE_SCALE_FACTOR' * baseline value
 *     max value: min value + TEMP_RANGE
 *
 *   Note that internally, all values are in degree celsius, although since
 *   the intention is to display the variation, the unit used should have
 *   no practical impact
 *
 * Dependencies:
 *   This demo uses the 'Sensirion I2C SHT4x' library available via the
 *   Arduino IDE Library Manager, or from
 *   https://github.com/Sensirion/arduino-i2c-sht4x
 */

#include <Arduino.h>
#include <Wire.h>
#include "SensirionI2CSht4x.h"
#include "Arduino_LED_Matrix.h"

// ----------------------------------------
// Configuration
static const uint8_t COLUMNS               = 12;
static const uint8_t ROWS                  = 8;
uint8_t              frame[ROWS][COLUMNS]  = { 0 };

static const uint8_t TEMP_RANGE            = 5;
static const uint8_t REFRESH_DELAY         = 250;

static const double  BASELINE_SCALE_FACTOR = 0.98;

static TwoWire&      SHT_I2C_INTERFACE     = Wire1; // Wire1 = Uno R4 QWIIC port

// ----------------------------------------
// Global variables
ArduinoLEDMatrix matrix;
SensirionI2CSht4x sht4x;

// display range; adjusted in setup()
uint8_t minVal = 0;
uint8_t maxVal = 100;

// SHT4x sensor values
float temperature = 0.0;
float humidity = 0.0;

// error messages
uint16_t error;
char errorMessage[128];

// ----------------------------------------
// helper functions
void ledPanic()
{
  uint8_t offFrame[ROWS][COLUMNS]  = { 0 };
  uint8_t onFrame[ROWS][COLUMNS]   = { 0 };
  std::fill_n(&onFrame[0][0], ROWS*COLUMNS, 1);
  
  while (true) {
    matrix.renderBitmap(onFrame, ROWS, COLUMNS);
    delay(500);
    matrix.renderBitmap(offFrame, ROWS, COLUMNS);
    delay(500);
  }
}


// shift bar chart one column to the left, and add the new value in the rightmost column
// note: "left" and "right" are defined based on the PCB silkscreen text
void insert_right(uint8_t frame[ROWS][COLUMNS], uint8_t value, bool fill = true) 
{
  // shift all rows to the left
  for (int columns = 1; columns < COLUMNS; ++columns) {
    for (int rows = 0; rows < ROWS; ++rows) {
      frame[rows][columns-1] = frame[rows][columns];
    }
  }

  // add new value as the rightmost column
  for (int rows = 0; rows < ROWS; ++rows) {
    frame[ROWS-1-rows][COLUMNS-1] = fill ? ((value-1) >= rows) : ((value-1) == rows);
  } 
}


/*
 * Run a high precision measurement on SHT4x sensor
 * @return bool: true on succes, false if measurement failed.
 */
bool Sht4xMeasureHighPrecision() 
{
  error = sht4x.measureHighPrecision(temperature, humidity);
  if (error) {
    Serial.println("Error in measureHighPrecision() during baseline calculation; retry");
    errorToString(error, errorMessage, 256);
    Serial.println(errorMessage);
    return false;
  }
  return true;
}

// ----------------------------------------
// main code
void setup() 
{
  matrix.begin();
  SHT_I2C_INTERFACE.begin();
  Serial.begin(115200);

  while (!Serial) {
    // let serial console settle
    delay(100);
  }

  uint32_t serialNumber;

  sht4x.begin(SHT_I2C_INTERFACE);

  // probe sensor by reading serial number
  error = sht4x.serialNumber(serialNumber);
  if (error) {
      Serial.print("SHT4x initializationfailed. Sketch halted\n");
      errorToString(error, errorMessage, 128);
      Serial.println(errorMessage);
      ledPanic();
  }

  //  Calculate min value (baseline)
  bool baselineInitialized = false;
  while (!baselineInitialized) {
    if (!Sht4xMeasureHighPrecision()) {
      delay(500);
      continue;
    }
    minVal = (uint8_t)(BASELINE_SCALE_FACTOR * temperature);
    maxVal = minVal + TEMP_RANGE;
    Serial.print("minValue: ");
    Serial.println(minVal);
    baselineInitialized = true;
  }
}

void loop() 
{
  delay(REFRESH_DELAY);
  if (!Sht4xMeasureHighPrecision()) {
    // measurement failed, try again later.
    return;
  }
  // Update display matrix
  uint8_t displayValue = (uint8_t)((temperature - minVal) / (maxVal - minVal) * ROWS);
  insert_right(frame, displayValue, true);
  matrix.renderBitmap(frame, ROWS, COLUMNS);
}