BME280傳感器的使用

概述

Bosch推出了新型BME280傳感器，這是一款具有溫度，大氣壓力和濕度的環(huán)境傳感器，可助您一臂之力！該傳感器非常適合各種天氣/環(huán)境傳感，甚至可以在I2C和SPI中使用！

博世的這種精密傳感器是用于濕度測(cè)量的最佳低成本傳感解決方案，精度為±3％精度，絕對(duì)精度為±1 hPa的大氣壓力和精度為±1.0°C的溫度。由于壓力會(huì)隨高度變化，因此壓力測(cè)量值非常好，因此您也可以將其用作高度計(jì)，精度為±1米！

BME280是博世的下一代傳感器，是BMP085/BMP180的升級(jí)版/BMP183-具有0.25m的低海拔噪聲和相同的快速轉(zhuǎn)換時(shí)間。它具有相同的規(guī)格，但可以使用I2C 或 SPI。為了實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單易接線，請(qǐng)使用I2C。如果要連接一堆傳感器而不必?fù)?dān)心I2C地址沖突，請(qǐng)使用SPI。

好的傳感器對(duì)嗎？因此，我們使您輕松進(jìn)入下一個(gè)項(xiàng)目。表面貼裝傳感器焊接到PCB上，并帶有3.3V穩(wěn)壓器和電平轉(zhuǎn)換功能，因此您可以將其與3V或5V邏輯微控制器一起使用而無(wú)需擔(dān)心。我們甚至編寫了一個(gè)不錯(cuò)的教程，其中包含接線圖，原理圖，庫(kù)和示例，讓您在10分鐘內(nèi)就可以運(yùn)行！

插腳

電源引腳：

Vin -這是電源引腳。由于傳感器芯片使用3 VDC，因此我們?cè)诎遢d了一個(gè)穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器將采用3-5 VDC，并將其安全地轉(zhuǎn)換下來(lái)。要為電路板供電，請(qǐng)為其提供與微控制器邏輯電平相同的功率-例如，對(duì)于像Arduino這樣的5V微型電池，請(qǐng)使用5V

3Vo -這是穩(wěn)壓器的3.3V輸出，如果您愿意，您可以從中獲取100mA電流

GND -電源和邏輯的公共接地

SPI邏輯引腳：

所有進(jìn)入分線的引腳均具有電平轉(zhuǎn)換電路，以使其具有3-5V邏輯電平安全性。使用 Vin！

SCK 上的任何邏輯電平-這是 S PI C loc k 引腳，它是芯片的輸入

SDO -這是 S 串行 D ata O ut/ M aster I n S lave O ut針，用于從BMP183發(fā)送到處理器的數(shù)據(jù)

SDI -這是 S 串行 D ata I n/ M aster O ut S lave I n pin，用于從處理器發(fā)送到BME280的數(shù)據(jù)

CS -這是 C hip S 選擇引腳，將其放下低電平以啟動(dòng)SPI事務(wù)。它是芯片的輸入

如果要將多個(gè)BME280連接到一個(gè)微控制器，請(qǐng)讓它們共享SDI，SDO和SCK引腳。然后為每個(gè)分配一個(gè)唯一的CS引腳。

I2C邏輯引腳：

SCK -這也是也是 I2C時(shí)鐘引腳，連接到微控制器的I2C時(shí)鐘線。

SDI -這也是也是 I2C數(shù)據(jù)引腳，連接到您的微控制器I2C數(shù)據(jù)線。

其余引腳斷開(kāi)連接

程序集

《表class =“ build-table”》

準(zhǔn)備標(biāo)題欄：

如有必要，將條切成一定長(zhǎng)度。如果將其插入面包板，則焊接會(huì)更容易-長(zhǎng)按針腳

添加分線板：

將分線板放在插針上，以便短插針穿過(guò)分線墊

然后焊接！

請(qǐng)務(wù)必焊接所有引腳以實(shí)現(xiàn)可靠的電接觸。

（有關(guān)焊接的技巧，請(qǐng)務(wù)必查看我們的 優(yōu)秀焊接指南 ）。

tr》

您完成了！目視檢查焊點(diǎn)，然后繼續(xù)進(jìn)行下一步

Arduino測(cè)試

您可以輕松地將此分線連接到任何微控制器，我們將使用Arduino。對(duì)于另一種微控制器，只要您有4個(gè)可用的引腳，就可以“逐位SPI”，也可以使用兩個(gè)I2C引腳，但是通常這些引腳固定在硬件中。只需簽出庫(kù)，然后移植代碼。

I2C接線

如果要通過(guò)I2C接口連接，請(qǐng)使用此接線

將 Vin 連接到3-5V電源很好使用微控制器邏輯所基于的相同電壓。對(duì)于大多數(shù)Arduino，這是5V

將 GND 連接到公共電源/數(shù)據(jù)地

將 SCK 引腳連接到I2C在Arduino上的時(shí)鐘 SCL 引腳上。在基于UNO和‘328的Arduino上，這也稱為 A5 ，在Mega上也稱為 digital 21 ，在Leonardo/Micro上，也稱為數(shù)字3

將 SDI 引腳連接到Arduino上的I2C數(shù)據(jù) SDA 引腳。在基于UNO＆’328的Arduino上，這也稱為 A4 ，在Mega上也稱為 digital 20 ，在Leonardo/Micro上，也稱為數(shù)字2

默認(rèn)情況下，i2c地址為0x77。如果從SDO到GND添加跳線，則地址將更改為0x76。

如果您遇到I2C的間歇性問(wèn)題，請(qǐng)嘗試跳線CS到Vin。

SPI接線

由于這是具有SPI功能的傳感器，因此我們可以使用硬件或“軟件” SPI。為了使所有Arduino上的接線相同，我們將從“軟件” SPI開(kāi)始。應(yīng)該使用以下引腳：

將 Vin 連接到電源，可以使用3V或5V。使用微控制器邏輯所基于的相同電壓。對(duì)于大多數(shù)Arduino，這是5V

將 GND 連接到公共電源/數(shù)據(jù)地

將 SCK 引腳連接到數(shù)字＃13 ，但是以后可以使用任何引腳

將 SDO 引腳連接到數(shù)字＃12 ，但是可以使用任何引腳稍后

將 SDI 引腳連接到數(shù)字＃11 ，但是以后可以使用任何引腳

連接 CS 銷釘數(shù)字＃10 ，但是以后可以使用任何銷釘

稍后，一旦我們開(kāi)始使用，我們就可以調(diào)整庫(kù)以使用硬件如果需要，可以使用SPI，或者將引腳更改為其他

安裝Adafruit_BME280庫(kù)

要開(kāi)始讀取傳感器數(shù)據(jù)，您將需要安裝Adafruit_BME280庫(kù)（在我們的github存儲(chǔ)庫(kù)中的代碼）?？梢詮腁rduino庫(kù)管理器中獲得它，因此我們建議使用它。

從IDE中打開(kāi)庫(kù)管理器。..

，然后輸入 adafruit bme280 來(lái)查找?guī)?。點(diǎn)擊安裝

還添加 Adafruit Unified Sensor 庫(kù)

我們還提供了有關(guān)Arduino庫(kù)安裝的出色教程，網(wǎng)址為：

http://learn.adafruit.com/adafruit-all-about-arduino-libraries-install-use

加載演示

打開(kāi)文件-》示例-》 Adafruit_BME280 -》 bmp280test 并上傳到連接至傳感器的Arduino

根據(jù)您使用的是I2C還是SPI，更改引腳名稱并注釋或取消注釋以下幾行。

下載：文件

復(fù)制代碼

#define BME_SCK 13

#define BME_MISO 12

#define BME_MOSI 11

#define BME_CS 10

Adafruit_BME280 bme; // I2C

//Adafruit_BME280 bme（BME_CS）; // hardware SPI

//Adafruit_BME280 bme（BME_CS， BME_MOSI， BME_MISO， BME_SCK）; #define BME_SCK 13

#define BME_MISO 12

#define BME_MOSI 11

#define BME_CS 10

Adafruit_BME280 bme; // I2C

//Adafruit_BME280 bme（BME_CS）; // hardware SPI

//Adafruit_BME280 bme（BME_CS， BME_MOSI， BME_MISO， BME_SCK）;

上傳到Arduino之后，打開(kāi)串行控制臺(tái)以9600波特率查看數(shù)據(jù)被打印出來(lái)

溫度以攝氏度為單位，您可以使用經(jīng)典的F = C * 9/5 + 32方程將其轉(zhuǎn)換為F。

壓力以帕斯卡的SI單位返回。 100帕斯卡= 1 hPa = 1毫巴。通常，大氣壓力以毫巴或英寸汞柱表示。供將來(lái)參考，1帕斯卡= 0.000295333727英寸汞柱，或1英寸汞柱= 3386.39帕斯卡。因此，如果將Pascal值（例如100734）除以3386.39，將得到29.72英寸汞柱。

您還可以計(jì)算海拔高度。 但是，只有知道您所在位置和一天在海平面上的hPa壓力，您才能真正做得非常準(zhǔn)確！傳感器非常精確，但是如果您沒(méi)有更新數(shù)據(jù)對(duì)于當(dāng)前一天，則可能很難獲得比10米更高的精度。

庫(kù)參考

您可以使用

通過(guò)使用任一軟件SPI（其中所有四個(gè)引腳可以是任何I/O）創(chuàng)建BME280對(duì)象開(kāi)始。 div》

下載：文件

復(fù)制代碼

Adafruit_BME280 bme（BME_CS， BME_MOSI， BME_MISO， BME_SCK）; Adafruit_BME280 bme（BME_CS， BME_MOSI， BME_MISO， BME_SCK）;

或者您可以使用硬件SPI。使用硬件SPI，您必須使用Arduino的硬件SPI引腳-每個(gè)arduino類型都有不同的引腳！請(qǐng)檢查SPI參考以查看使用哪些引腳。在這種情況下，您可以使用任何CS引腳，但其他三個(gè)引腳是固定的

下載：文件

復(fù)制代碼

Adafruit_BME280 bme（BME_CS）; // hardware SPI Adafruit_BME280 bme（BME_CS）; // hardware SPI

或使用默認(rèn)I2C總線的I2C，未分配任何引腳

下載：文件

復(fù)制代碼

Adafruit_BME280 bme; // I2C Adafruit_BME280 bme; // I2C

啟動(dòng)后，您可以使用

下載：文件

復(fù)制代碼

if （！bme.begin（）） {

Serial.println（“Could not find a valid BME280 sensor， check wiring！”）;

while （1）;

} if （！bme.begin（）） {

Serial.println（“Could not find a valid BME280 sensor， check wiring！”）;

while （1）;

}

begin（）將在找到傳感器后返回True，否則返回False。如果返回假值，請(qǐng)檢查接線！

讀取濕度，溫度和壓力很容易，只需致電：

下載：文件

復(fù)制代碼

bme.readTemperature（）

bme.readPressure（）

bme.readHumidity（） bme.readTemperature（）

bme.readPressure（）

bme.readHumidity（）

溫度在攝氏度中始終是一個(gè)浮點(diǎn)。 Pressure是一個(gè)32位整數(shù)，壓力單位為Pascals。您可能需要轉(zhuǎn)換為其他值，以使其與天氣報(bào)告相匹配。濕度以相對(duì)濕度％

將BME280轉(zhuǎn)換為高度計(jì)也是可能的。如果您知道海平面的壓力，則該庫(kù)可以將當(dāng)前的氣壓計(jì)入海拔高度

下載：文件

復(fù)制代碼

bmp.readAltitude（seaLevelPressure） bmp.readAltitude（seaLevelPressure）

但是，您實(shí)際上只能做得很好如果您知道您所在位置和一天在海平面上的hPa壓力，就可以計(jì)算高度！傳感器非常精確，但是如果您沒(méi)有當(dāng)天的最新數(shù)據(jù)，則可能很難獲得比現(xiàn)在更高的精度10米。

傳入當(dāng)前海平面壓力（ hPa ）-因此該值大約為1000。您還可以使用通用1013.25值進(jìn)行測(cè)試。

Python和CircuitPython測(cè)試

很容易將BME280傳感器與Python或CircuitPython和Adafruit CircuitPython BME280模塊一起使用。此模塊可讓您輕松編寫Python代碼，以從傳感器讀取濕度，溫度，壓力等信息。

您可以將此傳感器與任何CircuitPython微控制器板或具有GPIO和Python的計(jì)算機(jī)一起使用感謝我們的CircuitPython-for-Python兼容性庫(kù)Adafruit_Blinka。

CircuitPython微控制器接線

首先，按照與Arduino前幾頁(yè)完全相同的方式將BME280接線到板上。您可以使用I2C或SPI布線，盡管為簡(jiǎn)單起見(jiàn)建議使用I2C。以下是使用I2C將Feather M0連接到傳感器的示例：

板3V 到傳感器VIN

板3V 》到傳感器CS

板GND 到傳感器GND

板SCL 到傳感器SCK

板級(jí)SDA 到傳感器SDI

》

以及連接了硬件SPI的Feather M0的示例：

板3V 到傳感器VIN

板GND 到傳感器GND

板SC K 到傳感器SCK

BoardMOSI 到傳感器SDI

板MISO 到傳感器SDO

板D5 到傳感器CS （或使用任何其他免費(fèi)的數(shù)字I/O針）

Python計(jì)算機(jī)接線

由于有數(shù)十種Linux計(jì)算機(jī)/主板可以使用，因此我們將顯示Raspberry Pi的接線。對(duì)于其他平臺(tái)，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)Linux上的CircuitPython指南，以了解您的平臺(tái)是否受支持。

以下是與I2C相連的Raspberry Pi：

Pi 3V3 至傳感器VIN

Pi 3V3 到傳感器CS

Pi GND 到傳感器GND

Pi SCL 到傳感器SCK

Pi SDA 傳感器SDI

以及Raspberry Pi 3 Model B上的示例

Pi 3V3 至傳感器VIN

Pi GND 到傳感器GND

Pi MOSI 到傳感器SDI

Pi MISO 到傳感器SDO

Pi SCLK 到傳感器SCK

Pi＃5 到傳感器CS （或使用任何其他免費(fèi)的GPIO引腳）

BME280的CircuitPython安裝庫(kù)

您需要在CircuitPython板上安裝Adafruit CircuitPython BME280庫(kù)。

首先請(qǐng)確保您正在為板運(yùn)行最新版本的Adafruit CircuitPython。

接下來(lái)，您需要安裝必要的庫(kù)以使用硬件-仔細(xì)按照以下步驟從Adafruit的CircuitPython庫(kù)捆綁包中查找和安裝這些庫(kù)。我們的CircuitPython入門指南上有一個(gè)很棒的頁(yè)面，說(shuō)明如何安裝庫(kù)捆綁包。

對(duì)于諸如Trinket M0或Gemma M0的非表達(dá)板，您需要從捆綁包中手動(dòng)安裝必要的庫(kù)：

adafruit_bme280.mpy

adafruit_bus_device

在繼續(xù)之前，請(qǐng)確保板的lib文件夾或根文件系統(tǒng)具有 adafruit_bme280.mpy，和 adafruit_bus_device 文件和文件夾 已復(fù)制。

下一步連接到開(kāi)發(fā)板的串行REPL，這樣您就可以在CircuitPython上出現(xiàn)》》》 提示。

BME280庫(kù)的Python安裝

您需要安裝Adafruit_Blinka庫(kù)，該庫(kù)在Python中提供CircuitPython支持。這可能還需要在您的平臺(tái)上啟用I2C并驗(yàn)證您正在運(yùn)行Python3。由于每個(gè)平臺(tái)都略有不同，并且Linux經(jīng)常更改，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)Linux上的CircuitPython指南以準(zhǔn)備好您的計(jì)算機(jī)！

完成后，從命令行運(yùn)行以下命令：

sudo pip3 install adafruit-circuitpython-bme280

如果您的默認(rèn)Python是版本3，則可能需要改為運(yùn)行“ pip”。只要確保您不嘗試在Python 2.x上使用CircuitPython，就不支持它！

CircuitPython和Python的用法

為演示傳感器的用法，我們將對(duì)其進(jìn)行初始化，并從電路板上讀取溫度，濕度等信息Python REPL。

如果您使用的是I2C連接，請(qǐng)運(yùn)行以下代碼以導(dǎo)入必要的模塊并使用傳感器初始化I2C連接：

下載：文件

復(fù)制代碼

import board

import busio

import adafruit_bme280

i2c = busio.I2C（board.SCL， board.SDA）

bme280 = adafruit_bme280.Adafruit_BME280_I2C（i2c） import board

import busio

import adafruit_bme280

i2c = busio.I2C（board.SCL， board.SDA）

bme280 = adafruit_bme280.Adafruit_BME280_I2C（i2c）

或者，如果您使用的是SPI連接，請(qǐng)運(yùn)行以下代碼來(lái)設(shè)置SPI連接和傳感器：

下載：文件

復(fù)制代碼

import board

import busio

import digitalio

import adafruit_bme280

spi = busio.SPI（board.SCK， MOSI=board.MOSI， MISO=board.MISO）

cs = digitalio.DigitalInOut（board.D5）

bme280 = adafruit_bme280.Adafruit_BME280_SPI（spi， cs） import board

import busio

import digitalio

import adafruit_bme280

spi = busio.SPI（board.SCK， MOSI=board.MOSI， MISO=board.MISO）

cs = digitalio.DigitalInOut（board.D5）

bme280 = adafruit_bme280.Adafruit_BME280_SPI（spi， cs）

現(xiàn)在您可以從中讀取值了使用以下任一屬性的傳感器：

溫度-傳感器的溫度，以攝氏度為單位。

濕度-相對(duì)濕度百分比，取值范圍為0到100％。

壓力-以hPa為單位的壓力。

altitude -以米為單位的海拔高度。

例如打印溫度，濕度和壓力：

下載：文件

復(fù)制代碼

print（“ Temperature： %0.1f C” % bme280.temperature）

print（“Humidity： %0.1f %%” % bme280.humidity）

print（“Pressure： %0.1f hPa” % bme280.pressure）

print（“ Temperature： %0.1f C” % bme280.temperature）

print（“Humidity： %0.1f %%” % bme280.humidity）

print（“Pressure： %0.1f hPa” % bme280.pressure）

對(duì)于海拔高度，想要在您所在位置設(shè)置海平面壓力以獲得最準(zhǔn)確的測(cè)量值（請(qǐng)記住，這些傳感器只能根據(jù)壓力推斷海拔高度，并且需要設(shè)置校準(zhǔn)點(diǎn)）。查看您當(dāng)?shù)氐奶鞖忸A(yù)報(bào)以獲取海平面讀數(shù)的壓力，然后設(shè)置 sea_level_pressure 屬性：

下載：文件

復(fù)制代碼

bme280.sea_level_pressure = 1013.4 bme280.sea_level_pressure = 1013.4

然后讀取海拔高度屬性更準(zhǔn)確的海拔高度讀數(shù)（但請(qǐng)記住，該海拔高度會(huì)隨氣壓變化而波動(dòng)！）：

下載：文件

復(fù)制代碼

print（“Altitude = %0.2f meters” % bme280.altitude） print（“Altitude = %0.2f meters” % bme280.altitude）

您可以使用BME280的溫度和濕度通過(guò)Magnus公式計(jì)算露點(diǎn)！對(duì)于此示例，您需要import一個(gè)附加庫(kù)：math。運(yùn)行以下代碼：

下載：文件

復(fù)制代碼

import math

b = 17.62

c = 243.12

gamma = （b * bme280.temperature /（c + bme280.temperature）） + math.log（bme280.humidity / 100.0）

dewpoint = （c * gamma） / （b - gamma）

print（dewpoint） import math

b = 17.62

c = 243.12

gamma = （b * bme280.temperature /（c + bme280.temperature）） + math.log（bme280.humidity / 100.0）

dewpoint = （c * gamma） / （b - gamma）

print（dewpoint）

將BME280傳感器與CircuitPython一起使用就可以了！

完整示例代碼

下載：Project Zip 或 bme280_simpletest.py | 查看Github

復(fù)制代碼

import time

import board

import busio

import adafruit_bme280

# Create library object using our Bus I2C port

i2c = busio.I2C（board.SCL， board.SDA）

bme280 = adafruit_bme280.Adafruit_BME280_I2C（i2c）

# OR create library object using our Bus SPI port

#spi = busio.SPI（board.SCK， board.MOSI， board.MISO）

#bme_cs = digitalio.DigitalInOut（board.D10）

#bme280 = adafruit_bme280.Adafruit_BME280_SPI（spi， bme_cs）

# change this to match the location‘s pressure （hPa） at sea level

bme280.sea_level_pressure = 1013.25

while True：

print（“ Temperature： %0.1f C” % bme280.temperature）

print（“Humidity： %0.1f %%” % bme280.humidity）

print（“Pressure： %0.1f hPa” % bme280.pressure）

print（“Altitude = %0.2f meters” % bme280.altitude）

time.sleep（2）

import time

import board

import busio

import adafruit_bme280

# Create library object using our Bus I2C port

i2c = busio.I2C（board.SCL， board.SDA）

bme280 = adafruit_bme280.Adafruit_BME280_I2C（i2c）

# OR create library object using our Bus SPI port

#spi = busio.SPI（board.SCK， board.MOSI， board.MISO）

#bme_cs = digitalio.DigitalInOut（board.D10）

#bme280 = adafruit_bme280.Adafruit_BME280_SPI（spi， bme_cs）

# change this to match the location’s pressure （hPa） at sea level

bme280.sea_level_pressure = 1013.25

while True：

print（“ Temperature： %0.1f C” % bme280.temperature）

print（“Humidity： %0.1f %%” % bme280.humidity）

print（“Pressure： %0.1f hPa” % bme280.pressure）

print（“Altitude = %0.2f meters” % bme280.altitude）

time.sleep（2）

常見(jiàn)問(wèn)題解答

為什么海拔高度計(jì)算錯(cuò)誤？我的傳感器壞了嗎？

不，您的傳感器可能還好。高度計(jì)算取決于了解海平面的氣壓

如果您在當(dāng)前日期未為您所在的位置設(shè)置正確的海平面壓力，它將無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算高度

海平面氣壓每天都會(huì)根據(jù)天氣而變化！

如果兩次讀取之間有較長(zhǎng)的延遲，則第一個(gè)數(shù)據(jù)讀取似乎不正確？

BMx280“保存”內(nèi)存中的最后一次讀取供您查詢。只需連續(xù)閱讀兩次并扔掉第一讀！

下載

文檔

此分會(huì)中使用的BME280傳感器的數(shù)據(jù)表

Arduino BME280驅(qū)動(dòng)程序

Adafruit Fritzing庫(kù)中的Fritzing對(duì)象

上的EagleCAD PCB文件GitHub

K＆R Smith校準(zhǔn)說(shuō)明

替代驅(qū)動(dòng)程序（Python）

如果將此突破與Raspberry Pi或Pi2一起使用，則還可以查看Adafruit_Python_BME280驅(qū)動(dòng)程序。

此替代方法驅(qū)動(dòng)程序使用I2C與BME280進(jìn)行通信，因此將Pi上的SCL與BME上的SCK以及SDA與SDI以及電源（3.3V至VIN）和GND相連。

示意圖

點(diǎn)擊放大

尺寸

以英寸為單位

責(zé)任編輯：wv