تحلیل و بررسی کتابخانه BMP280

سنسورهای فشار یکی از ابزارهای کاربردی در زمینه اندازه گیری فشار بارومتریک به شمار می روند. به کمک این سنسورها می توانید فشار هوای محیط را اندازه گیری نمود. یکی از سنسورهای پرکاربرد در زمینه اندازه گیری فشار، سنسور BMP280 است. به کمک این سنسور می توان میزان فشار بارومتریک را اندازه گیری نمود. در کنار این، این سنسور قابلیت اندازه گیری دمای محیط را در خود جای داده است. جهت راه اندازی و کار با این سنسور، کتابخانه تحت آردوینو توسعه یافته است. بدین ترتیب راه اندازی و کار با این سنسور بسیار ساده خواهد شد. در این آموزش به تحلیل و بررسی این کتابخانه می پردازیم. در ادامه با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک، همراه باشید.

 

---

نصب کتابخانه

---

به منظور استفاده از کتابخانه bmp280، ابتدا می بایست آن را نصب کنیم. در این قسمت به نصب کتابخانه سنسور شتاب سنج با جستجو در مخازن آردوینو می پردازیم. به همین منظور، ابتدا در نرم افزار آردوینو بر روی گزینه Tools و سپس Manage Libraries را کلیک کنید. پس از کلیک بر روی این گزینه، با تصویر زیر رو به می شوید. این منو کتابخانه های در دسترس را به شما نشان می دهد. شما نیز می توانید با جستجوی نام کتابخانه مورد نظر خود، آن را در مخازن آردوینو یافته و سپس نصب کنید.

 

مطابق فلش مشخص شده در تصویر فوق، در کادر جستجو عبارت bmp280 را تایپ کنید. پس از چند لحظه با تصویر زیر رو به رو می شوید. در این مرحله، کتابخانه مشخص شده با کادر قرمز رنگ را با کلیک بر روی گزینه install، نصب کنید.

 

---

الزامات و نکات فنی

---

در این قسمت به بررسی نکات فنی کتابخانه BMP280 می پردازیم. توجه داشته باشید که این کتابخانه بر روی بردهای زیر، توسط توسعه دهنده تست و اجرا شده است.

 

میکروکنترلر	تست شده و سازگاری دارد	سازگاری ندارد	تست نشده	نکات
Atmega328 @ 16MHz	بله
Atmega328 @ 12MHz	بله
Atmega32u4 @ 16MHz	بله			از پایه های D2 و D3 به عنوان پایه های I2C استفاده شود.
Atmega32u4 @ 8MHz	بله			از پایه های D2 و D3 به عنوان پایه های I2C استفاده شود.
ESP8266	بله			از پایه های GOIO4 و GPIO5 به عنوان ارتباط I2C استفاده کنید.  از طرفی دیگر به کمک تابع wire.begin(scl,sda) می توانید پایه های دلخواه را به عنوان I2C انتخاب کنید.
Atmega2560 @ 16MHz	بله			از پایه های ۲۰ و ۲۱ به عنوان ارتباط I2C انتخاب کنید.
ATSAM3X8E	بله			از پایه های ۲۰ و ۲۱ به عنوان ارتباط I2C استفاده گردد.
ATSAM21D	بله
ATtiny85 @ 16MHz		کار نمی کند
ATtiny85 @ 8MHz		کار نمی کند

پس از بررسی نکات و الزامات فنی، نوبت به بررسی وتحلیل توابع می رسد. قسمت بعدی به این موضوع می پردازد.

 

---

توابع کلیدی و کاربردی کتابخانه BMP280

---

در این قسمت توابع کلیدی و کاربردی کتابخانه BMP280 مشاهده می شود. در این جدول، ورودی های توابع از چپ به راست ورودی اول، ورودی دوم و…. نامیده می شوند.

 

شرح	ورودی ها	تابع
به کمک این تابع سنسور راه اندازی می گردد.	بدون ورودی	() bool begin
به کمک این تابع دما را از سنسور خوانده و در خروجی قرار می دهیم	بدون ورودی	float readTemperature()
به کمک این تابع فشار هوا بر حسب پاسکال خوانده شده و در خروجی قرار می گیرد.	بدون ورودی	float readPressure(void)
به کمک این تابع ارتفاع خوانده شده و در خروجی قرار می گیرد. توجه داشته باشید که برای محاسبه ارتفاع، باید در ورودی فشار سطح دریا لحاظ شود. در صورتیکه ورودی این تابع را خالی بگذارید، مقدار پیشفرض(۱۰۱۳۲٫۲۵( در نظر گرفته خواهد شد.	ورودی از نوع عدد اعشاری	float readAltitude(float seaLevelhPa = 1013.25)
به کمک این تابع می توانید فشار سطح دریا را از ارتفاع  و فشار مشخص شده در ورودی محاسبه کرده و در خروجی مشاهده نمایید.	ورودی نخست از نوع اعشاری ورودی دوم از نوع عدد اعشاری	float seaLevelForAltitude(float altitude, float atmospheric)
به کمک این تابع می توانید نقطه جوش آب را با توجه به فشار قرار گرفته در ورودی، محاسبه کرده و در خروجی قرار دهید.	ورودی از نوع اعشاری	float waterBoilingPoint(float pressure)
به کمک این تابع می توانید نرخ نمونه برداری و سایر تنظیمات در اندازه گیری ها را تنظیم نمایید. ورودی اول: تنظیم مد کاری با مقدار پیشفرض نرمال —————- ورودی دوم: نرخ نمونه برداری دما با مقدار پیشفرض ۱۶x —————- ورودی سوم: نرخ نمونه برداری فشار هوا با مقدار پیشفرض ۱۶x ————– ورودی چهارم: فیلتر داده ها که در حالت پیشفرض این مقدار خاموش است. ———— ورودی پنجم: مدت زمان جهت نمونه برداری که به صورت پیشفرض یک میلی ثانیه است.	ورودی های این تابع سنسور را جهت اندازه گیری پارامترهای مختلف، کانفیگ می کند.	void setSampling(sensor_mode mode = MODE_NORMAL, sensor_sampling tempSampling = SAMPLING_X16, sensor_sampling pressSampling = SAMPLING_X16, sensor_filter filter = FILTER_OFF, standby_duration duration = STANDBY_MS_1)

 

برای تابع setSampling، همانطور که مشاهده نمودید ورودی های مختلفی تعیین کننده هستند. در این قسمت به تعریف مقادیر معتبر برای ورودی می پردازیم.  قسمت های بعدی به این موضوع می پردازد.

 

---

مقادیر معتبر sensor_sampling

---

شرح	مقدار
نمونه برداری در حالت نرمال	SAMPLING_NONE = 0x00,
نمونه برداری با سرعت ۱x	SAMPLING_X1 = 0x01
نمونه برداری با سرعت ۲x	SAMPLING_X2 = 0x02
نمونه برداری با سرعت ۴x	SAMPLING_X4 = 0x03
نمونه برداری با سرعت ۸x	SAMPLING_X8 = 0x04
نمونه برداری با سرعت ۱۶x	SAMPLING_X16 = 0x05

 

---

مقادیر معتبر sensor_mode

---

 

شرح	مقدار
قرارگیری سنسور در حالت sleep	MODE_SLEEP = 0x00
قرارگیری سنسور در حالت forced	MODE_FORCED = 0x01
قرارگیری سنسور در حالت نرمال	MODE_NORMAL
ریست کردن سنسور	MODE_SOFT_RESET_CODE

 

---

مقادیر معتبر sensor_filter

---

 

شرح	مقدار
بدون فیلتر	FILTER_OFF = 0x00
فیلتر با ۲x	FILTER_X2 = 0x01
فیلتر با ۴x	FILTER_X4 = 0x02
فیلتر با ۸x	FILTER_X8 = 0x03
فیلتر با ۱۶x	FILTER_X16 = 0x04

 

---

مقادیر معتبر standby_duration

---

 

 

خواندن داده ها به مدت ۱ میلی ثانیه	STANDBY_MS_1 = 0x00
خواندن داده ها به مدت ۶۲٫۵ میلی ثانیه	STANDBY_MS_63 = 0x01
خواندن داده ها به مدت ۱۲۵ میلی ثانیه	STANDBY_MS_125 = 0x02
خواندن داده ها به مدت ۲۵۰ میلی ثانیه	STANDBY_MS_250 = 0x03
خواندن داده ها به مدت ۵۰۰ میلی ثانیه	STANDBY_MS_500 = 0x04
خواندن داده ها به مدت ۱۰۰۰ میلی ثانیه	STANDBY_MS_1000 = 0x05
خواندن داده ها به مدت ۲۰۰۰ میلی ثانیه	STANDBY_MS_2000 = 0x06
خواندن داده ها به مدت ۴۰۰۰ میلی ثانیه	STANDBY_MS_4000 = 0x07

 

 پس از بررسی توابع کلیدی و کاربردی کتابخانه، به اجرای یک نمونه برنامه ساده می پردازیم. در قسمت بعدی به این موضوع می پردازیم.

 

---

اجرای یک نمونه برنامه

---

پس از بررسی توابع کلیدی، نوبت به اجرای یک نمونه برنامه می رسد. در این برنامه میزان فشار هوا و دمای محیط اندازه گیری شده و در سریال مانیتور نمایش داده می شود.

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_BMP280.h>
Adafruit_BMP280 bmp; // ایجاد یک شی جهت ارتبط I2C با سنسور
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println(F("BMP280 test"));
  if (!bmp.begin()) {  //راه اندازی سنسور
    Serial.println(F("ERROR IN RUNNING SENSOR!"));
    while (1) delay(10);
  }

  //تنظیم مقادیر نمونه برداری
  bmp.setSampling(Adafruit_BMP280::MODE_NORMAL,     /* Operating Mode. */
                  Adafruit_BMP280::SAMPLING_X2,     /* Temp. oversampling */
                  Adafruit_BMP280::SAMPLING_X16,    /* Pressure oversampling */
                  Adafruit_BMP280::FILTER_X16,      /* Filtering. */
                  Adafruit_BMP280::STANDBY_MS_500); /* Standby time. */
}

void loop() {
    Serial.print(F("Temperature = "));
    Serial.print(bmp.readTemperature());  //خواندن دما
    Serial.println(" *C");

    Serial.print(F("Pressure = "));
    Serial.print(bmp.readPressure());  //خواندن فشار
    Serial.println(" Pa");
}

 

---

اشکالات متداول در راه اندازی کتابخانه

---

هنگام کامپایل برنامه و راه اندازی ممکن است به خطایی با عبارت زیر برخورید.

Adafruit_BusIO.h: no such file or directory

عبارت فوق به معنای عدم نصب یکی از کتابخانه هاست. برای این منظور، این کتابخانه را مشابه روش نصب کتابخانه، باید نصب کنید. به این منظور در منوی جستجوی کتابخانه، با تایپ عبارت Adafruit_Bus، می توانید کتابخانه را نصب نمایید.

 

---

لوازم متناسب با کتابخانه

---

سنسور فشار BMP280

انواع برد آردوینو

انواع برد ESP

 

---

جمع بندی

---

در این آموزش به تحلیل و بررسی کتابخانه BMP280 پرداختیم. این کتابخانه که برای سنسور با همین نام توسعه یافته است، روال کار و راه اندازی این سنسور را تسهیل و تسریع می بخشد. سنسور BMP280 یک سنسور کاربردی جهت اندازه گیری دما و فشار محیط است.  در این آموزش به تحلیل و بررسی کتابخانه توسه یافته برای این سنسور پرداختیم. به کمک این کتابخانه می توانیم به سادگی و در سریعترین زمان ممکن، مقادیر فشار هوا و دمای محیط را اندازه گیری نماییم. در این آموزش ابتدا به نحوه نصب کتابخانه پرداختیم. در ادامه به الزامات فنی و بردهای مورد پشتیبانی پرداختیم. پس از این مرحله، به تحلیل و بررسی توابع کلیدی و کاربردی کتابخانه پرداختیم. در نهایت با ارائه مثالی، نحوه کاربرد توابع را مشاهده نمودیم.

 

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.