PHYduinoV3.1 20200910物理實驗組:溫濕度+光學混光+音頻調整+超音波測距+馬達角度控制+光敏電阻測光穿透

20200909研習後修正

請依(1)~(10)依序安裝，安裝(3)~(10)的每一個功能皆需進行功能測試後才能安裝下一功能

功能請參考https://orangevblog.blogspot.com/2019/10/arduinodht11.html

這個版本跟上一個版本差異是

1.新增光敏電阻，可以作為光度計使用，偵測光的穿透率

2.部分腳位移動規劃，有些直接插在擴充版上，不經過麵包版

3.增加開機顯示畫面

4.增加一個溫濕度計，修改該畫面呈現

5.去掉某些不太需要的數值呈現畫面

預計未來要更新的有

0.修改溫濕度計部分之顯示方式，呈現雙溫度計、雙溼度計等不同選擇

1.增加磁場感測能力

2.增加靜電場感測能力

3.增加光閘以更精準測定移動中的物體

4.連結電腦可以上傳數據

5.修改圖像化表現方式

6.超音波測距儀的顯示準度

程式碼

/*

 * design by orangeV,taiwan,tainan 台南大成國中 蔡智恆

 * need libraries 需要程式庫<Servo.h>,<DHT.h>,<SPI.h>,<Wire.h>,<Adafruit_GFX.h>,<Adafruit_SSD1306.h>,<OneWire.h>,<DallasTemperature.h>

 * Acknowledgments: 龍山國中 鄭志鵬、Proman Huang

 */

int

//對應腳位

//0

//1

//2中斷能力腳位，光閘2

//3~PWM中斷能力腳位

motorPin = 4,     //4步進馬達

ledRPin = 5,      //5~PWM紅LED

ledGPin = 6,      //6~PWM綠LED

cR=0,cG=0,cB=0,

ds18b20 = 7,      //7溫度計ds18b20

//8光閘1

buzzer = 9,       //9，蜂鳴器 (蜂鳴器可以讓出來)

button = 10,       //10，按鈕

ledBPin = 11,     //11~PWM藍LED

trigPin = 12,     //12超聲波測距Trig Pin

echoPin = 13,     //13超聲波測距Echo Pin

Photo = A0,       //A0光敏電阻

DHTPin = 15,      //A1溫濕度DHT

DHT2Pin = 16,     //A2溫濕度DHT2

potPin = 17,      //A3可變電阻旋鈕

//A4

//A5

//A6

//A7

//常數

R = 0,

menu1N = 5,

menu2N = 7,

delaytime = 100;

float cm = 0.0, cm0[9] = {0}, cm1[9];

int i=0 , j;

//motor

#include <Servo.h>

Servo myservo;

//DHT11/22

#include <DHT.h>

DHT dht(DHTPin, DHT11);

DHT dht2(DHT2Pin, DHT11);

//D18B20

#include <OneWire.h>

#include <DallasTemperature.h>

OneWire oneWire(ds18b20);

DallasTemperature sensors(&oneWire);

              

//OLED

#include <SPI.h>

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define OLED_RESET -1

Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);

//OLEDsetting

#define LOGO16_GLCD_HEIGHT 32

#define LOGO16_GLCD_WIDTH  16

#if (SSD1306_LCDHEIGHT != 32)

#error("Height incorrect, please fix Adafruit_SSD1306.h!");

#endif

const unsigned char PHYduino_Logo [] PROGMEM = {

0x7f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfe,

0x5f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfa,

0x70, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0e,

0x67, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xe6,

0x65, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xa6,

0x66, 0xff, 0xfc, 0xff, 0xfc, 0xe0, 0x38, 0x00, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x80, 0x00, 0x66,

0x66, 0x00, 0x14, 0xa0, 0x14, 0xa0, 0x68, 0x00, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x00, 0x66,

0x66, 0xfc, 0x0c, 0xc0, 0x0c, 0xc0, 0x98, 0x00, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x80, 0x00, 0x66,

0x66, 0x0c, 0x0c, 0xc0, 0x00, 0x83, 0x18, 0x00, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x40, 0x00, 0xa6,

0x66, 0x0c, 0x0c, 0xc0, 0x00, 0x8c, 0x18, 0x00, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x80, 0x00, 0xe6,

0x66, 0x0c, 0x1c, 0xe0, 0x00, 0xd0, 0x18, 0x00, 0x1c, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x00, 0x06,

0x66, 0xf7, 0xf4, 0xa0, 0x1c, 0xa0, 0x39, 0xff, 0xf7, 0x80, 0x7f, 0xc3, 0xf3, 0x06, 0x00, 0xe6,

0x66, 0xac, 0x18, 0xff, 0xf4, 0xff, 0xe9, 0x40, 0x1e, 0x80, 0x51, 0x42, 0xd3, 0x05, 0xff, 0xa6,

0x66, 0xcc, 0x00, 0x00, 0x0c, 0x00, 0x39, 0x80, 0x19, 0x80, 0xf1, 0xf3, 0x33, 0x06, 0x00, 0x66,

0x66, 0x0c, 0x00, 0x00, 0x04, 0x00, 0x19, 0x80, 0x19, 0x83, 0x31, 0x98, 0x33, 0x06, 0x00, 0x66,

0x66, 0x0c, 0x00, 0x00, 0x04, 0x00, 0x19, 0x80, 0x19, 0x8c, 0x31, 0x8e, 0x33, 0x06, 0x00, 0x66,

0x66, 0x0e, 0x00, 0x00, 0x0c, 0x00, 0x39, 0xc0, 0x39, 0xb0, 0x31, 0x83, 0xb3, 0x92, 0x00, 0x66,

0x66, 0x0a, 0x00, 0x00, 0x14, 0x00, 0x29, 0x40, 0x29, 0x40, 0x51, 0x40, 0xd2, 0xad, 0xff, 0xa6,

0x67, 0x0f, 0xff, 0xff, 0xfc, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf9, 0xff, 0xf9, 0xc0, 0x73, 0xc6, 0x00, 0xe6,

0x65, 0x0c, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0c, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x66,

0x67, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf6,

0x70, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1e,

0x5f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfa,

0x7f, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfe,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00

};

//menu

int mode1=1, mode2=0;

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  //buzzer

  pinMode(buzzer,OUTPUT);

  //soundsonic

  pinMode(trigPin, OUTPUT);

  pinMode(echoPin, INPUT);

  //ds18b20

  sensors.begin();

  //button

  pinMode(button, INPUT_PULLUP);

  //DHT

  Wire.begin();

  dht.begin();

  dht2.begin();

 

  //motor

  myservo.attach(motorPin);

  //Photoresistor

  pinMode(Photo, INPUT);

  //OLED

  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);

  display.display();

  display.clearDisplay();

  display.drawBitmap(0, 8, PHYduino_Logo, 128, 64, WHITE);

  display.setTextColor(WHITE);

  display.setCursor(0,0);

  display.setTextSize(1);

  display.print("orangeV  TCJHS.lab V3");

  display.display();

  delay(1500);

  display.clearDisplay();

}

void loop() {

  int sw = digitalRead(button);

  R = analogRead(potPin);

  display.setTextColor(WHITE);

  display.setCursor(0,0);

  display.setTextSize(1);

  if(sw == HIGH)menu();

  if(mode2 == 0)DHTxx();

  if(mode2 == 1)RGBLED();

  if(mode2 == 2)Buzzer();

    if ( mode2 != 2 ) noTone(buzzer);

  if(mode2 == 3)supersonic();

  if(mode2 == 4)motor();

    if ( mode2 != 4 ) myservo.write(0);

  if(mode2 == 6)openmenu();

  if(mode2 == 5)Photoresistor();

  if(mode2 != 1 && mode2 != 5 ){

    analogWrite(ledRPin, 0);//調弱輸出電壓，保護LED燈跟眼睛

    analogWrite(ledGPin, 0);

    analogWrite(ledBPin, 0);

  }

}

void menu(){

  int k0,k1,tt=0;

  AA1: k0=digitalRead(button);  delay(30);

  k1 = digitalRead(button);

  if (k1==LOW) goto AA1;  //判断按键是否低电平，如果低，循环检测，如果高则下一句

  AA2: tt++;             //对按键高电平计数

  k0 = digitalRead(button);  delay(10);

  k1 = digitalRead(button);

  if (k1==HIGH) goto AA2;  //判断按键是否高电平，如果高，继续计数，如果低电平，则表示按键结束

  if (tt<30)   mode1 = mode1 + 1;         //如果按键时间小于30*10ms=0.3s

  if (tt>80)  mode2 = mode2 + 1;         //如果按键时间大于80*10ms=0.8s

  if ( mode2 == menu2N ) mode2 = 0;

  if ( mode1 == menu1N ) mode1 = 1;

}

void Buzzer(){

  R = analogRead(potPin);

  int R1=0,R10=0;

  if ( mode1 >= 3 ) mode1 = 1;

  display.print("Sound");

  display.setCursor(40,0);

  if (mode1==1){

    display.println(" 31 ~ 1000 HZ");

  }else{

    display.println(" 31 ~ 10000 HZ");

  }

  display.setTextSize(2);

  if(R<31){

    noTone(buzzer);

    display.print(0);

  }else{

    if(mode1==1){

    R1 = R - 10;

    tone(buzzer,R1);

    display.print(R1);

    }else if(mode1==2){

    R10 = R*10-100;

    tone(buzzer,R10);

    display.print(R10);

    }

  }

  display.setCursor(60,12);

  display.println("Hz");

  display.display();

  display.clearDisplay();

  delay(100);

}

void supersonic(){

  digitalWrite(trigPin, LOW);

  delayMicroseconds(5);

  digitalWrite(trigPin, HIGH);

  delayMicroseconds(10);

  digitalWrite(trigPin, LOW);

  float duration = pulseIn (echoPin, HIGH),

      cm = (duration) / 58.2

  ;

  if ( mode1 >= 3 ) mode1 = 1;

  display.print("SoundSonic 2to60");

  display.setCursor(100,0);

  display.print("mod");

  display.println(mode1);

  display.setTextSize(1);

  display.print("t= ");

  R = analogRead(potPin);

  delaytime = R/100 * 100+100;

  if(mode1==2) delaytime = delaytime/10;

  display.print(delaytime);

  if(mode1==1) delaytime = delaytime - 90;

  if(mode1==2) delaytime = delaytime - 10;

  display.setCursor(44,8);

  display.println("ms");

  int cm10=cm*10;

  display.setTextSize(2);

  if (cm<60&&cm>2){

    display.print(cm10/10);

    display.setTextSize(1);

    display.setCursor(25,23);

    display.print(".");

    int cm100=cm*100;

    display.print(cm100%100/10);

  }else{

    display.print("err");

  }

  display.setTextSize(2);

  display.setCursor(37,16);

  display.println("CM");

  display.display();

  display.clearDisplay();

  if(mode1==1||mode1==2){

    Serial.print(cm);

    Serial.print("CM");

    Serial.print(delaytime);

    Serial.println("ms");

    if(i>=9)i=0;

    if(i<9){

      if (cm<60&&cm>3){

        cm0[i]=cm;

      }else{

        cm0[i]=0;

      }

      display.setTextSize(1);

      display.setCursor(70+20*(i%3),(i/3)*7+10);

      display.print("*");

      display.setCursor(75,10);

      display.print(cm0[0],0);

      display.setCursor(95,10);

      display.print(cm0[1],0);

      display.setCursor(115,10);

      display.print(cm0[2],0);

      display.setCursor(75,16);

      display.print(cm0[3],0);

      display.setCursor(95,16);

      display.print(cm0[4],0);

      display.setCursor(115,16);

      display.print(cm0[5],0);

      display.setCursor(75,23);

      display.print(cm0[6],0);

      display.setCursor(95,23);

      display.print(cm0[7],0);

      display.setCursor(115,23);

      display.print(cm0[8],0);

      i++;

    }

  }

  delay(delaytime);

}

void DHTxx() {

  sensors.requestTemperatures();

  float DHThum = dht.readHumidity();

  float DHTtemp = dht.readTemperature();

  float cc = sensors.getTempCByIndex(0);

  float cc1 = sensors.getTempCByIndex(1);

  float DHT2hum = dht2.readHumidity();

  float DHT2temp = dht2.readTemperature();

  display.print("T & H ");

  if ( mode1 >= 3 ) mode1 = 1;

  display.print("t = ");

  delaytime = R / 100 * 100 + 100;

  display.print(delaytime + 400);

  display.print(" ms");

  display.print(" m");

  display.println(mode1);

  if (mode1 == 1) {

    display.print(DHThum, 0); //小數點0位

    display.print("% ");

    display.print(DHTtemp, 1); //小數點1位

    display.println("C");

    display.setTextSize(2);

    if (cc > -127) {

      display.print(cc, 1);

    }

    display.print("C");

    if (i >= 6)i = 0;

    if (i < 6) {

      if (cc > -170) {

        cm0[i] = cc;

      } else {

        cm0[i] = 0;

      }

      display.setTextSize(1);

      display.setCursor(60 + 30 * (i % 2), (i / 2) * 6 + 10);

      display.print("*");

      display.setCursor(65, 10);

      display.print(cm0[0], 1);

      display.setCursor(95, 10);

      display.print(cm0[1], 1);

      display.setCursor(65, 16);

      display.print(cm0[2], 1);

      display.setCursor(95, 16);

      display.print(cm0[3], 1);

      display.setCursor(65, 22);

      display.print(cm0[4], 1);

      display.setCursor(95, 22);

      display.print(cm0[5], 1);

      i++;

    }

  }

  if (mode1 == 2) {

    if (i < 5) {

      if (DHThum >= 0) {

        cm0[i] = DHThum;

      } else {

        cm0[i] = 0;

      }

      if (i < 5) {

        if (DHT2hum >= 0) {

          cm1[i] = DHT2hum;

        } else {

          cm1[i] = 0;

        }

        if (i >= 4)i = 0;

        display.setTextSize(1);

        display.setCursor(5, 10);

        display.print(" H1   H2");

        display.setCursor(65, 10);

        display.print(" H1   H2");

        display.setCursor(60 * (i % 2), (i / 2) * 4 + 16);

        display.print("*");

        display.setCursor(8, 16);

        display.print(cm0[1], 0);

        display.print("%  ");

        display.print(cm1[1], 0);

        display.print("%");

        display.setCursor(68, 16);

        display.print(cm0[2], 0);

        display.print("%  ");

        display.print(cm1[2], 0);

        display.print("%");

        display.setCursor(8, 22);

        display.print(cm0[3], 0);

        display.print("%  ");

        display.print(cm1[3], 0);

        display.print("%");

        display.setCursor(68, 22);

        display.print(cm0[4], 0);

        display.print("%  ");

        display.print(cm1[4], 0);

        display.print("%");

      }

    }

    i++;

  }

  display.display();

  display.clearDisplay();

  delay(delaytime);

  delaytime = 0;

}

void motor(){

  R = 0;

  R = analogRead(potPin);

  R = map(R, 0, 1023, 0, 175);  // 0-1024 -> 0-180

  myservo.write(R);

  display.println("motor 5 ~ 180");

  display.setTextSize(2);

  display.print("angle  ");

  display.print(R+5);

  delay(15);

  display.display();

  display.clearDisplay();

}

void RGBLED(){

  R = 0;

  if ( mode1 >= 4 ) mode1 = 1;

  R = analogRead(potPin);

  R = map(R, 0, 1020, 0, 255);  // 0-1024 -> 0-255

  display.print("RGB LED");

  if(mode1==1){

    display.println("   R");

    cR=R;

  }else if(mode1==2){

    display.println("   G");

    cG=R;

  }else if(mode1==3){

    display.println("   B");

    cB=R;

  }

  display.print("R=");

  display.println(cR);

  display.print("G=");

  display.println(cG);

  display.print("B=");

  display.println(cB);

  display.display();

  display.clearDisplay();

  analogWrite(ledRPin, cR*0.8);//調弱輸出電壓，保護LED燈跟眼睛

  analogWrite(ledGPin, cG*0.8);

  analogWrite(ledBPin, cB*0.8);

}

void openmenu(){

  display.setTextSize(1);

  display.print("orangeV  TCJHS.lab V3");

  display.drawBitmap(0, 8, PHYduino_Logo, 128, 64, WHITE);

  display.display();

  display.clearDisplay();

  R = 0;

  mode1 = 1;

}

void Photoresistor(){

  int pr = analogRead(Photo);

  int cR = 0, cG = 0, cB = 0;

  if ( mode1 >= 5 ) mode1 = 1;

  display.print("Photo");

  if(mode1==1){

    display.println("   W");

    cR=200;

    cG=200;

    cB=200;

  }else if(mode1==2){

    display.println("   R");

    cR=200;

  }else if(mode1==3){

    display.println("   G");

    cG=200;

  }else if(mode1==4){

    display.println("   B");

    cB=200;

  }else{

    display.println("   clear");

    cR=0;

    cG=0;

    cB=0;

  }

  Serial.println(pr);

  display.setTextSize(2);

  display.print("Light ");

  display.print(pr);

  delay(15);

  display.display();

  display.clearDisplay();

  analogWrite(ledRPin, cR);//調弱輸出電壓，保護LED燈跟眼睛

  analogWrite(ledGPin, cG);

  analogWrite(ledBPin, cB);

}