基于MSP430 LaunchPad制作一个带温湿度计的时钟

天南地北客

想学习如何制作Launchpad控制的时钟？在本篇文章中，我们不止于此，会做得更多：这不仅是一个数字时钟，它还可以定期测量和显示房间的温度和相对湿度。本篇文章基于TI的LaunchPad开发板制作，并且使用Energia IDE开发环境编写软件代码。

使用的材料

●    MSP430 LaunchPad开发板

●    4位七段数码管

●    DHT22温度和湿度传感器

●    DS1307实时时钟

●    32.768 kHz晶振

●    CR2025 3V电池

●    连接导线和面包板

连接原理图

从原理图中可以看出，该电路有四个主要组件：LaunchPad、DS1307实时时钟、DHT22传感器和4位七段数码管。

DS1307是一款实时时钟IC，可通过I2C总线串行提供时间和日期信息。传输的数据包括小时、分钟、秒、年、月和日等信息。 DS1307需要一个频率为32.768 kHz的外部时钟，可由晶体振荡器提供。当IC的主电源被切断时，IC切换到后备电源模式并继续以微小电流模式工作。

使用LaunchPad的内部I2C模块直接从DS1307读取时间信息。可以使用RTCLib库。 RTC和LaunchPad之间的连接通过SCL（P1.6）和SDA（P1.7）线完成，如原理图所示。这些连线通过2.2K的电阻R2和R3上拉至VCC，以保证正确的I2C操作。

DS1307需要5V电源电压。由于LaunchPad不提供5V输出，因此使用外部5V AC-DC适配器。 CR2025 3V电池连接到DS1307的VBAT引脚作为备用电源，可以使用几年。

在我们的应用程序中，我们没有外部控件来设置DS1307的日期和时间。要将当前日期和时间信息提供给DS1307，我们使用以下命令;

1. RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));

复制代码

此命令将编程器计算机的当前日期和时间作为输入，并在上载Sketch后设置DS1307。它应在第一次上传后注释掉，并仅在需要新设置时使用。

电路的温度和湿度传感器是DHT22，也称为AM2302。 DHT22通过串行单数据总线进行通信。当微控制器发送起始位时，DHT22传输一个40位数据包，其中包括相对湿度和温度信息。在我们的应用程序中，我们使用适用于Energia的DHT22库从DHT22收集信息。

该电路的另一个主要部件是4位七段数码管。时间、温度和相对湿度信息显示在该数码管上。由于段线对于所有四个数字都是共用的，因此必须使用多路复用方法。在这种方法中，我们通过使用PNP晶体管2N3906作为开关一次仅导通一个数字。数字在3ms周期内依次打开和关闭。由于此动作足够快，人眼无法识别排序并看到所有四个数字都打开。为限制LED段电流，串联一只100欧电阻。

软件代码

该应用程序的软件内置于Energia IDE中，如下所示。该程序循环运行，包括以下操作;

●    初始化电路板

●    从DS1307读取时间

●    显示一段时间的时间

●    读取相对湿度和温度数据

●    显示温度一段时间

●    显示相对湿度一段时间。

Energia IDE中的sketch详细阐述了每一步。请在帖子后面提出您遇到的问题。

1. #include "Wire.h"
   
2. #include "RTClib.h"
   
3. #include "DHT22_430.h"
   
4. #define DHTPIN P2_6
   
5. RTC_DS1307 RTC;
   
6. DHT22 mySensor(DHTPIN);
   
7. 
   
8. unsigned long timestamp;
   
9. unsigned int clockduration = 0;
   
10. unsigned int tempduration = 0;
    
11. unsigned int humduration = 0;
    
12. 
    
13. // Seven Segment Display driver function
    
14. void displaydigit (int value, int digit, boolean dot) {
    
15.   
    
16.   // Create each digit by turning on and off LED segments
    
17.   P1OUT |= 0b00011111;
    
18.   P2OUT |= 0b00111000;
    
19.   switch (value) {
    
20.   case 0:
    
21.     P1OUT &= 0b11100100; P2OUT &= 0b11001111; break;
    
22.   case 1:
    
23.     P1OUT &= 0b11111111; P2OUT &= 0b11001111; break;
    
24.   case 2:
    
25.     P1OUT &= 0b11100101; P2OUT &= 0b11010111; break;
    
26.   case 3:
    
27.     P1OUT &= 0b11110101; P2OUT &= 0b11000111; break;
    
28.   case 4:
    
29.     P1OUT &= 0b11111110; P2OUT &= 0b11000111; break;
    
30.   case 5:
    
31.     P1OUT &= 0b11110100; P2OUT &= 0b11100111; break;
    
32.   case 6:
    
33.     P1OUT &= 0b11100100; P2OUT &= 0b11100111; break;
    
34.   case 7:
    
35.     P1OUT &= 0b11111101; P2OUT &= 0b11001111; break;
    
36.   case 8:
    
37.     P1OUT &= 0b11100100; P2OUT &= 0b11000111; break;
    
38.   case 9:
    
39.     P1OUT &= 0b11110100; P2OUT &= 0b11000111; break;
    
40.   case 10:  
    
41.     P1OUT &= 0b11111111; P2OUT &= 0b11111111; break;
    
42.   case 11:
    
43.     P1OUT &= 0b11111100; P2OUT &= 0b11010111; break;
    
44.   case 12:
    
45.     P1OUT &= 0b11101100; P2OUT &= 0b11010111; break;
    
46.   }
    
47. 
    
48.   // Turn on/off the dot LED
    
49.   if (dot) P1OUT &= 0b11111011;
    
50.   else P1OUT |= 0b00000100;
    
51.   
    
52.   
    
53.   // Turn on the selected digit
    
54.   digitalWrite(P1_5, HIGH);
    
55.   digitalWrite(P2_0, HIGH);
    
56.   digitalWrite(P2_1, HIGH);
    
57.   digitalWrite(P2_2, HIGH);
    
58.   
    
59.   switch (digit) {  
    
60.   case 1:
    
61.     digitalWrite(P1_5, LOW); break;
    
62.   case 2:
    
63.     digitalWrite(P2_0, LOW); break;
    
64.   case 3:
    
65.     digitalWrite(P2_1, LOW); break;
    
66.   case 4:
    
67.     digitalWrite(P2_2, LOW); break;
    
68.   }
    
69. }
    
70. 
    
71. void setup()
    
72. {
    
73.   // Set the port directions
    
74.   P1DIR |= 0b00111111;
    
75.   P2DIR |= 0b00111111;
    
76. 
    
77. 
    
78.   mySensor.begin();
    
79.   Wire.begin();
    
80.   RTC.begin();
    
81.   
    
82.   // Write the current date and time to DS1397
    
83.   RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));
    
84. }
    
85. 
    
86. void loop()
    
87. {
    
88.   
    
89.   // Read and display the time
    
90.   while (clockduration <= 500) {
    
91.    
    
92.     timestamp = micros();
    
93.     DateTime now = RTC.now();
    
94.     while (timestamp + 3000 >= micros());
    
95.    
    
96.     if (now.hour()/10)
    
97.       displaydigit((now.hour()/10),1,0);
    
98.     else
    
99.       displaydigit(10,1,0);
    
100.     delay(3);
     
101.     if (now.second()%2)
     
102.       displaydigit((now.hour()),2,1);
     
103.     else
     
104.       displaydigit((now.hour()),2,0);
     
105.     delay(3);
     
106.     displaydigit((now.minute()/10),3,0);
     
107.     delay(3);
     
108.     displaydigit((now.minute()),4,0);
     
109. 
     
110.     clockduration++;
     
111.   }
     
112.   
     
113.   displaydigit(10,1,0);
     
114.   displaydigit(10,2,0);
     
115.   displaydigit(10,3,0);
     
116.   displaydigit(10,4,0);
     
117. 
     
118.   // Read and display the temperature and the relative humidity
     
119.   mySensor.get();
     
120.   int32_t h = mySensor.humidityX10();
     
121.   int32_t t = mySensor.temperatureX10();
     
122. 
     
123. 
     
124.   while (tempduration <= 300) {
     
125.     delay(3);
     
126.     displaydigit(t/100,1,0);
     
127.     delay(3);
     
128.     displaydigit((t/10),2,1);
     
129.     delay(3);
     
130.     displaydigit(t,3,0);
     
131.     delay(3);
     
132.     displaydigit(11,4,0);
     
133.     tempduration++;
     
134.   }
     
135. 
     
136.   while (humduration <= 300) {
     
137.     delay(3);
     
138.     displaydigit(h/100,1,0);
     
139.     delay(3);
     
140.     displaydigit((h/10),2,1);
     
141.     delay(3);
     
142.     displaydigit(h,3,0);
     
143.     delay(3);
     
144.     displaydigit(12,4,0);
     
145.     humduration++;
     
146.   }
     
147.   
     
148.   clockduration=0;
     
149.   tempduration=0;
     
150.   humduration=0;
     
151. 
     
152. }

复制代码