Подключение датчика BME280 к Arduino

В этом руководстве мы подробно разберем, как использовать модуль датчика BME280 с Arduino для считывания давления, температуры, влажности и оценки высоты. Вы узнаете как подключить датчик, установить необходимые библиотеки и написать простой скетч для отображения показаний датчика.

Обзор модуля датчика BME280

Датчик BME280 считывает барометрическое давление, температуру и влажность. Также, поскольку давление меняется с высотой, можно также примерно оценить и высоту. Существует несколько версий этого  модуля, различающихся используемым протоколом связи I2C или SPI для обмена данными с микроконтроллером.

BME280 c I2C интерфесом

Этот датчик использует протокол связи I2C, поэтому подключение очень простое. Вы подключаете датчик BME280 к контактам Arduino, как показано в таблице ниже:

BME280 с SPI интерфейсом

Существуют и другие версии этого датчика, которые могут использовать протоколы связи SPI или I2C, например, модуль, показанный на следующем рисунке:

Для подключения датчика по SPI подключите его к следующим контактам Arduino

Схема подключения

Подключите датчик BME280 к плате Arduino, как показано на следующей принципиальной схеме.

Установка необходимых библиотек

Для считывания показаний датчика нам нужно установить в Arduino IDE несколько дополнительных библиотек. Это Adafruit_BME280 и Adafruit Unified Sensor. Как это сделать мы сейчас подробно рассмотрим.

Установка библиотеки Adafruit BME280

Чтобы получить показания от модуля датчика BME280, вам необходимо использовать библиотеку Adafruit_BME280. Выполните следующие шаги, чтобы установить её в Arduino IDE:

Перейдите в Скетч> Подключить библиотеку> Управление библиотеками. Должен открыться менеджер библиотек.

Найдите “adafruit bme280” в окне поиска и установите её.

Установка библиотеки Adafruit Unifed Sensor

Чтобы использовать библиотеку BME280, вам также необходимо установить библиотеку Adafruit_Sensor. Выполните следующие шаги, чтобы установить её в Arduino IDE:

Перейдите в Скетч> Подключить библиотеку> Управление библиотеками. Должен открыться менеджер библиотек. Введите “Adafruit Unified Sensor” в поле поиска. Прокрутите до конца, чтобы найти библиотеку и установить её.

После установки библиотек перезапустите Arduino IDE.

Считывание давления, температуры и влажности

Чтобы прочитать давление, температуру и влажность, мы будем использовать пример скетча из библиотеки. Для этого откройте Arduino IDE и перейдите в Файл> Примеры> Adafruit BME280 Library> bme280test.

/***************************************************************************
 This is a library for the BME280 humidity, temperature & pressure sensor

 Designed specifically to work with the Adafruit BME280 Breakout
 ----> http://www.adafruit.com/products/2650

 These sensors use I2C or SPI to communicate, 2 or 4 pins are required
 to interface. The device's I2C address is either 0x76 or 0x77.

 Adafruit invests time and resources providing this open source code,
 please support Adafruit andopen-source hardware by purchasing products
 from Adafruit!

 Written by Limor Fried & Kevin Townsend for Adafruit Industries.
 BSD license, all text above must be included in any redistribution
 See the LICENSE file for details.
 ***************************************************************************/

#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>

#define BME_SCK 13
#define BME_MISO 12
#define BME_MOSI 11
#define BME_CS 10

#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)

Adafruit_BME280 bme; // I2C
//Adafruit_BME280 bme(BME_CS); // hardware SPI
//Adafruit_BME280 bme(BME_CS, BME_MOSI, BME_MISO, BME_SCK); // software SPI

unsigned long delayTime;

void setup() {
 Serial.begin(9600);
 while(!Serial); // time to get serial running
 Serial.println(F("BME280 test"));

 unsigned status;
 
 // default settings
 status = bme.begin(); 
 // You can also pass in a Wire library object like &Wire2
 // status = bme.begin(0x76, &Wire2)
 if (!status) {
 Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor, check wiring, address, sensor ID!");
 Serial.print("SensorID was: 0x"); Serial.println(bme.sensorID(),16);
 Serial.print(" ID of 0xFF probably means a bad address, a BMP 180 or BMP 085\n");
 Serial.print(" ID of 0x56-0x58 represents a BMP 280,\n");
 Serial.print(" ID of 0x60 represents a BME 280.\n");
 Serial.print(" ID of 0x61 represents a BME 680.\n");
 while (1) delay(10);
 }
 
 Serial.println("-- Default Test --");
 delayTime = 1000;

 Serial.println();
}


void loop() { 
 printValues();
 delay(delayTime);
}


void printValues() {
 Serial.print("Temperature = ");
 Serial.print(bme.readTemperature());
 Serial.println(" *C");

 Serial.print("Pressure = ");

 Serial.print(bme.readPressure() / 100.0F);
 Serial.println(" hPa");

 Serial.print("Approx. Altitude = ");
 Serial.print(bme.readAltitude(SEALEVELPRESSURE_HPA));
 Serial.println(" m");

 Serial.print("Humidity = ");
 Serial.print(bme.readHumidity());
 Serial.println(" %");

 Serial.println();
}

Как работает код

В данном разделе мы подробно разберем как работает код данной программы

Подключение библиотек и первичная настройка

Код начинается с включения необходимых библиотек: библиотеки wire для использования I2Cибиблиотек Adafruit_Sensor и Adafruit_BME280 для взаимодействия с датчиком BME280.

#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>

Поскольку мы собираемся использовать интерфейс I2C, следующие строки, определяющие выводы SPI, можно закомментировать

#define BME_SCK 13
#define BME_MISO 12
#define BME_MOSI 11
#define BME_CS 10

Далее создаем переменную SEALEVELPRESSURE_HPA

#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)

Эта переменная сохраняет давление на уровне моря в гектопаскалях (эквивалентно милибару). Эта переменная используется для оценки высоты для данного давления путем сравнения его с давлением на уровне моря. В этом примере используется значение по умолчанию, но для получения более точных результатов замените это значение текущим давлением на уровне моря в вашем регионе.

В этом примере по умолчанию используется протокол связи I2C. Как вы можете видеть, вам просто нужно создать объект Adafruit_BME280 с именем bme.

Adafruit_BME280 bme; // I2C

Чтобы использовать SPI, вам нужно закомментировать предыдущую строку и раскомментировать одну из следующих строк.

//Adafruit_BME280 bme(BME_CS); // hardware SPI
//Adafruit_BME280 bme(BME_CS, BME_MOSI, BME_MISO, BME_SCK); // software SPI

Раздел Setup()

В setup () запускаем последовательный порт со скоростью 9600 бод:

Serial.begin(9600);

И инициализируем датчик

status = bme.begin(); 
if (!status) {
 Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor, check wiring!");
 while (1);
}

Вывод значений

В цикле loop() функция printValues() считывает значения с BME280 и выводит результаты в монитор последовательного порта.

void loop() { 
 printValues();
 delay(delayTime);
}

Считывание температуры, влажности, давления и оценки высоты выполняем используя следующие методы объекта bme:
 

• bme.readTemperature() – считывает температуру в градусах Цельсия;
• bme.readHumidity() – считывает абсолютную влажность;
• bme.readPressure() – считывает давление в ГПа (гектопаскаль = миллибар);
• bme.readAltitude(SEALEVELPRESSURE_HPA) – оценивает высоту в метрах на основе давления на уровне моря.

Демонстрация работы

Загрузите скетч в плату Arduino

Откройте монитор последовательного порта со скоростью передачи данных 9600 бод.

Если все предыдущие шаги были выполнены верно вы должны увидеть показания датчиков

Подведение итогов

BME280 обеспечивает простой и недорогой способ получения показаний давления, температуры и влажности. Датчик взаимодействует через протокол связи I2C, что означает, что  вам просто нужно подключить датчик к контактам Arduino I2C.

Написание кода для получения показаний датчика также очень просто благодаря библиотеке BME280_Adafruit. Вам просто нужно использовать методы readTemperature(), readHumidity() и readPressure(). Вы также можете оценить высоту, используя метод readAltitude().

Гайд по адресной светодиодной ленте. Библиотека FastLED
Обзор модуля проигрывания MP3 и WAV файлов DY-SV17F
Обзор MP3 модуля DFPlayer Mini (DFR0299)
Подключение DFPlayer Mini к ESP32 и управление по WiFi
Внешние прерывания ARDUINO и ESP