[作品提交] 【得捷电子Follow me第3期】可以使用ESPNOW同步获取数据的家庭气象站

白菜虫虫 2023-11-28 19:54 楼主

【得捷电子Follow me第3期】可以使用ESPNOW同步获取数据的家庭气象站

视频：

总体介绍

任务1

任务二

任务三

任务四

任务5

任务六

任务1：使用MicroPython系统（必做任务）

熟悉Seeed Studio XIAO ESP32C3开发板基本操作，安装esptool，并给开发板刷写MicroPython系统，完成入门程序的运行

搭配器件：Seeed Studio XIAO ESP32C3

操作过程：

1.安装最新的python。

这个就不细讲了，各位大佬都会，不会的兄弟们可以上网搜索一下。

2.安装esptool。

2.1方法一：这种方法是大佬都推荐的使用命令行的方式。

首先用管理员权限打开命令行，然后输入

复制

```
pip install esptool
```

命令安装。

这种方式我尝试了多次，死活没有成功。

2.2方法二：github下载安装包进行安装。

首先打开github网址：https://github.com/espressif/esptool

然后选择Code->Cownload ZIP,下载安装包。

将安装包解压到一个你喜欢的位置，路径上不要有中文，比如我就是解压到了桌面（不建议跟我学，然后文件夹名字我也改成了esptool），现在我的路径就是”C:\Users\HP\Desktop\esptool”。在这个目录下打开管理员权限的命令行（或者打开命令行之后切换到自己的文件夹），然后输入

复制

```
python setup.py install
```

回车进行安装。

3.烧录固件：

3.1下载固件：打开microPython官网，点击DOWNLOAD，选择SEEED，如果现在你发现有了XIAO C3的专用固件就下载他，还是没有的话就下载一个通用版的ESP32C3固件。

通用固件地址https://micropython.org/download/ESP32_GENERIC_C3/

3.2烧录microPython固件：

使用USB数据线连接SEEED XIAO C3到电脑，等待驱动安装完毕，查看串口号。

将下载bin固件放到esptool的文件夹中，还是打开命令行，按照网页说明输入

复制

esptool.py --chip esp32c3 --port com4 erase_flash

擦除flash，com4是你自己的XIAO C3的串口号。

等待擦除完毕，输入

复制

esptool.py --chip esp32c3 --port COM78 --baud 460800 write_flash -z 0x0 ESP32_GENERIC_C3-20231005-v1.21.0.bin

烧录MPY固件，com4同样是XIAO C3的串口号，esp32c3-20220117-v1.18.bin

是下载的固件的文件名。

3.3测试：

打开串口工具，选择XIAO C3的串口。按下XIAO C3的RST按钮，查看是否有microPython的提示字符，如果有的话输入help()进行测试，如果有提示文字回应，说明microPython环境搭建成功。

任务2：驱动扩展板上的OLED屏幕（必做任务）

使用扩展板上的OLED屏幕显示文字和图形

搭配器件：Seeed Studio XIAO ESP32C3、Seeed Studio Expansion Board Base for XIAO

操作过程：

1.安装microPython编辑软件。

我是使用的thoony软件，理由是文件的上传下载很方便。

下载地址：https://thonny.org/ （莫谈国事）

同样的，也可以使用

pip install esptool

命令进行安装。

打开thonny，在右下角选择python解释器，选择ESP32+自己的串口号的选项

在shell窗口看到类似如下显示，就说明连接成功了。

2.下载SSD1306驱动库。

microPython官方固件没有集成SSD1306的驱动，需要自己编写或者下载一个，编写就算了，咱是菜鸟没那个本事，所以我选择下载一个。打开活动界面的“XIAO ESP32C3 MicroPython库”（链接地址：https://github.com/IcingTomato/micropython_xiao_esp32c3）

依次选择driver->display->ssd1306.py

复制代码或者直接下载py文件。

文件网址：https://github.com/IcingTomato/micropython_xiao_esp32c3/blob/master/drivers/display/ssd1306.py

3.上传ssd1306驱动文件：

在文件窗口选择下载的ssd1306.py驱动文件，右键、上传到/。或者新建一个空白文件，将复制的ssd1306.py的文件内容粘贴进去，点击保存，选择保存到microPython设备，文件名自然是“ssd1306.py”。

4.连接好电路，新建文件并输入以下程序

复制

import ssd1306
from machine import SoftI2C,Pin,

# 设置IIC
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7),sda=Pin(6),freq=100000)
# 设置根据活动给出的引脚图可知IIC的scl引脚为D5,也就是7脚
# 同样的IIC的sda引脚为D4,也就是6脚

# 初始化SSD1306显示屏，分辨率为128X64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

# 清除屏幕
oled.fill(0)

# 显示文字
oled.text("hello  seeed", 0, 20)
oled.text("hello xiao C3", 0, 40)
oled.show()

点击运行按钮，如SSD1306有如下显示，说明本次任务圆满成功。

9a68256832d9731f7f53b6c1095da5f.jpg (377.18 KB, 下载次数: 0)

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任务3：控制蜂鸣器播放音乐（必做任务）

使用Seeed Studio XIAO ESP32C3控制蜂鸣器发出不同频率的声音，并播放一段音乐

搭配器件：Seeed Studio XIAO ESP32C3、Seeed Studio Expansion Board Base for XIAO

操作过程：

1.蜂鸣器播放音乐简单原理。

大家都知道，声音源于震动，SEEED的扩展板上集成了一颗压电蜂鸣器，可以把电信号转换成相应频率的震动。

2.确定引脚。

查看扩展板引脚图，得知蜂鸣器buzzer的引脚是A3,再结合XIAO C3的引脚图得知使用的引脚是GPIO5。

3.初始化PWM引脚。

引用PWM库，初始化频率为440hz。

复制

from machine import PWM,Pin

beep = PWM(Pin(5),freq=440,duty=500)

点击运行，我们就可以听到持续的蜂鸣器的响声。

4.播放音乐。

从网上寻找一个同年经典游戏超级玛丽的音乐，移植到我们的XIAO C3上面，废话不多说，直接贴代码。

复制

from machine import PWM,Pin

import time

import _thread

beep = PWM(Pin(5),freq=50000,duty=500)

#cdefgab

s2 = [50000,262 ,294, 330 ,349 ,392 ,220 ,247 ]

s3 = [50000,523,587,659,698,784,440,494]

s4 = [50000,1044, 1175 ,1318, 1397 ,1568 ,880 ,988]

def play(level,power = 1,deltatime = 200):

    if power == 0:

        beep.freq(s2[level])

    elif power == 1:

        beep.freq(s3[level])

    elif power == 2:

        beep.freq(s4[level])

    time.sleep_ms(deltatime)

    beep.freq(50000)

def plays(l):

    for i in l:

        if len(i) == 3:

            play(i[0],i[1],i[2])

        else:

            play(i[0],i[1])

def test():

    plays([(3,2),(3,2),(0,2),(3,2),(0,2),(1,2),(3,2),(0,2),(5,2),(0,2,500)])

    plays([(1,2,600),(5,1,600),(3,1,600),(6,1,400),(7,1,400),(7,1),(6,1,400)])

    plays([(5,1),(3,2,400),(5,2),(6,2,400),(4,2),(5,2,400),(3,2,400),(1,2),(2,2),(7,1)])

    plays([(1,2,600),(5,1,600),(3,1,600),(6,1,400),(7,1,400),(7,1),(6,1,400)])

    plays([(5,1),(3,2,400),(5,2),(6,2,400),(4,2),(5,2,400),(3,2,400),(1,2),(2,2),(7,1)])

_thread.start_new_thread(test,())

播放音乐

任务4：连接WiFi网络（必做任务）

将Seeed Studio XIAO ESP32C3连接到WiFi网络，并访问互联网信息

搭配器件：Seeed Studio XIAO ESP32C3、Seeed Studio Expansion Board Base for XIAO、RF ANT 2.4GHZ/5.5GHZ PCB TRACE

操作过程：

1.简单的说明。

XIAO C3使用microPython连接wifi网络还是比较简单的，我们先来梳理一下步骤。

①引用network库。

②声明wifi工作方式，因为我们需要连接wifi，所以工作方式选择STA_IF模式。

③连接到wifi。

2.连接到WIFI。

输入以下代码，将SSID和password修改成你自己的wifi的名称和密码。

复制

import utime

import network

#引用库

ssid = "baicaichongchong" #设置你的WiFi名称

password = "12345678" #设置你的WiFi密码



station = network.WLAN(network.STA_IF)#设置工作方式

station.active(True)#打开XIAO C3无线网络

station.connect(ssid, password)#连接wifiwhile station.isconnected() == False:

    pass

print("Connection successful")

print(station.ifconfig())

点击运行，如果得到类似下面的输出，说明已经成功将你的XIAO C3连接到了你的wifi。

简易网络时钟。

通过几个步骤，我们可以制作一个简单的网络时钟：

①连接WiFi网络使得XIAO C3可以连接到互联网。

②通过ntptime库连接网络授时服务器，获取网络事件并更新给扩展版板载的pcf8563 RTC芯片。

③读取时间并在SSD1306上进行显示。

复制


import utime

import network

from machine import RTC

import time

from machine import I2C

import ntptime

import pcf8563

import ssd1306



ssid = "bai'cai'chong'chong"

password = "12345678"



station = network.WLAN(network.STA_IF)

station.active(True)

station.connect(ssid, password)

while station.isconnected() == False:

    pass

print("Connection successful")

print(station.ifconfig())



rtc = RTC()

ntptime.settime()



time.sleep(1)



print('sync success')

utime.localtime()



i2c = I2C(scl=7, sda=6)

r = pcf8563.PCF8563(i2c)

oled = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)



print('rtc time')

r.datetime()

print(r.datetime()[3])

time.sleep(1)

print('sync system to pcf8563')

r.write_now()

station.active(False)



while True:

    nt = r.datetime()

    oled.fill(0)

    oled.text(f"{nt[0]}-{nt[1]}-{nt[2]}", 20, 20)

    oled.text(f"{nt[4]}:{nt[5]}:{nt[6]}", 40, 40)

    print(f"{nt[0]}-{nt[1]}-{nt[2]}  {nt[4]}:{nt[5]} {nt[6]}")

    #显示日期时间



    oled.show()



    time.sleep(1)

点击运行

显示时间

任务5：使用外部传感器（必做任务）

连接环境光传感器或温湿度传感器，获取传感器的数值，并转换成真实的物理量

搭配器件： Seeed Studio XIAO ESP32C3、Seeed Studio Expansion Board Base for XIAO、 Grove - AHT20 I2C Industrial Grade Temperature and Humidity Sensor、Grove - Light Sensor v1.2

操作过程：

1.下载驱动文件。

通过help(‘modules’)命令查看，可以知道ESP32C3的标准microPython固件里面没有包含aht20的驱动文件，大家可以自行选择喜欢的aht20驱动文件，我是在github上搜索并下载了一个文件，地址如下：

https://github.com/targetblank/micropython_ahtx0

2.尝试获取温湿度。

同时，在这个GitHub界面也给出了一个例程，让我们复制并测试一下。

import utime
from machine import Pin, I2C
import ahtx0
# I2C for the Wemos D1 Mini with ESP8266
i2c = I2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6))
# Create the sensor object using I2C
sensor = ahtx0.AHT10(i2c)
while True:
    print("\nTemperature: %0.2f C" % sensor.temperature)
    print("Humidity: %0.2f %%" % sensor.relative_humidity)
utime.sleep(5)

注意IIC引脚要和SSD1306一样替换成我们的XIAO C3的引脚。

将SEEED的aht20模块连接到扩展版上，点击运行程序，如果有类似下面的输出内容，则说明aht20模块驱动成功。

3.使用SSD1306显示温湿度。

下面我们对历程进行扩展，使用SSD1306来显示温湿度。

程序如下：

复制

import machine
import ssd1306
import utime
import ahtx0
from machine import SoftI2C,Pin,
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7),sda=Pin(6),freq=100000)

Pin(4).value(0)
Pin(5).value(1)
# 初始化SSD1306显示屏
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)
sensor = ahtx0.AHT10(i2c)
# 清除屏幕

while True:
oled.fill(0)
oled.text("Temperature:", 0, 10)
oled.text("{:.2f} C".format(sensor.temperature), 40, 20)
print("\nTemperature: %0.2f C" % sensor.temperature)
oled.text("Humidity: ", 0, 40)
oled.text("{:.2f} %".format(sensor.relative_humidity), 40, 50)
print("Humidity: %0.2f %%" % sensor.relative_humidity)
oled.show()
utime.sleep(2)


# 在屏幕上显示文本

点击运行，就可以同步在SSD1306屏幕显示温湿度了。

气象站

任务6：综合实践（选做，非必做）

自选任务：可以使用ESPNOW同步获取数据的家庭气象站

本次我想要实现的功能是简单的家庭气象站。

使用的硬件有XIAO C3 两个，相应的扩展板一个，aht20温湿度传感器一个。

首先利用XIAO C3驱动aht20读取当前环境温湿度，然后使用SSD1306进行显示，最后通过网络使用ESPNOW共享给其他的XIAO C3设备，这样就不用每次都跑到设备跟前去查看了。

具体就不讲了，直接上程序

气象站+发送端程序：

import utime
import network
from machine import RTC
import time
from machine import I2C
import ntptime
import pcf8563
import ssd1306

import ahtx0
import espnow

ssid = "baicaichongchong"
password = "12345678"

station = network.WLAN(network.STA_IF)
station.active(True)
station.connect(ssid, password)
while station.isconnected() == False:
    pass
print("Connection successful")
print(station.ifconfig())

rtc = RTC()
ntptime.settime() 


time.sleep(1)

print('sync success')
utime.localtime()

i2c = I2C(scl=7, sda=6)
r = pcf8563.PCF8563(i2c)
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)
sensor = ahtx0.AHT10(i2c)

print('rtc time')
r.datetime()
print(r.datetime()[3])
time.sleep(1)
print('sync system to pcf8563')
r.write_now()

station.active(False)
time.sleep(1)
station.active(True)
e= espnow.ESPNow()
e.active(True)
peer1 = b'4\x85\x18\x06\xca\x18'
e.add_peer(peer1)

while True:
    nt = r.datetime()
    oled.fill(0)
    oled.text(f"{nt[0]}-{nt[1]}-{nt[2]}", 4, 2)
    oled.text(f"{nt[4]}:{nt[5]}:{nt[6]}", 50, 12)
    e.send(peer1,f"{nt[0]}-{nt[1]}-{nt[2]}  {nt[4]}:{nt[5]} {nt[6]}".encode())
    print(f"{nt[0]}-{nt[1]}-{nt[2]}  {nt[4]}:{nt[5]} {nt[6]}")
    #显示日期时间
    
    oled.text("Temperature:", 4, 23)
    oled.text("{:.2f} C".format(sensor.temperature), 60, 33)
    e.send(peer1,"\nTemperature: %0.2f C" % sensor.temperature)
    print("\nTemperature: %0.2f C" % sensor.temperature)
    #显示温度
    
    oled.text("Humidity: ", 4, 44)
    oled.text("{:.2f} %".format(sensor.relative_humidity), 60, 54)
    e.send(peer1,"Humidity: %0.2f %%" % sensor.relative_humidity)
    print("Humidity: %0.2f %%" % sensor.relative_humidity)
    #显示湿度
    
    oled.rect(0, 0, 128, 64, 1)
    oled.rect(0, 21, 128, 21, 1)
#     oled.hline(3, 20, 1, 124)
#     oled.hline(3, 40, 1, 124)
    
    oled.show()
    
    time.sleep(1)

要记得把WIFI账号密码改成自己的，然后要获取一下接收端的MAC地址也在这里修改一下。

接收端程序：

import network
import espnow
from machine import Pin

sta = network.WLAN(network.STA_IF)
sta.active(True)

e = espnow.ESPNow()
e.active(True)

while True:
    host, msg = e.recv()
    if msg:
        print(host,msg)
    else:
        time.sleep(0.1)

接收端的程序相比就简单很多了，有多余的屏幕的兄弟们可以在这个基础上添加上OLED显示，不会的同学翻看前面的任务。

心得体会

感谢电子工程世界和得捷举办的这次活动，这是第一次参加类似的活动，感觉收获颇丰。
通过本次活动，加深了对ESP32C3的了结，掌握了不少以前不知道的硬件细节。
学会了ssd1306，温湿度传感器，espnow等等新的新的硬件和功能。
深入学习了MPY的使用，感觉MPY真的很方便，能够很方便的调试程序，不像arduino那样修改一个参数也要等好久重新编译。
参加活动更好的一点感受就是，有了活动时限的要求，感觉可以很大程度上的消除惰性，更主动更积极的去学习。和我一样有拖延症又想学东西的兄弟们强烈建议也来参加eeworld的活动试试。
下次有合适的活动希望还能有机会参加。

最后，附上全部六个任务的代码，方便兄弟们测试。

followme第三期.zip (7.72 MB)
(下载次数: 1, 2023-11-28 20:32 上传)

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