基于Arduino開發(fā)板和諾基亞5110 LCD顯示屏的紫外線強(qiáng)度計(jì)案例

紫外線（Ultraviolet rays），簡稱UV，是太陽發(fā)出的光線。由于臭氧層的消耗，這些射線趨于達(dá)到極高的限值，可能導(dǎo)致皮膚曬傷等。這就是為什么始終需要每天和每小時(shí)對紫外線指數(shù)進(jìn)行預(yù)測，以幫助人們保持追蹤和保持安全的原因。為了進(jìn)行監(jiān)控，為什么不擁有個(gè)人紫外線強(qiáng)度計(jì)？

在本篇文章中，我們將使用Arduino開發(fā)板和諾基亞5110 LCD顯示屏以及紫外線傳感器（UVM30A）來制作一款紫外線強(qiáng)度計(jì)。諾基亞5110用于顯示紫外線強(qiáng)度指數(shù)，這個(gè)是國際標(biāo)準(zhǔn)單位，用于表示在特定位置和特定時(shí)間遇到的來自太陽的紫外線強(qiáng)度。

測量特定位置和特定時(shí)間的紫外線指數(shù)的目的是為了防止人們受到高紫外線指數(shù)射線所引起的危險(xiǎn)，因?yàn)楦咦贤饩€射線可能會(huì)導(dǎo)致諸如曬傷等現(xiàn)象。它還可以用來指導(dǎo)人們，以便他們能夠采取足夠的保護(hù)措施，例如每天使用防曬霜、太陽鏡、帽子等。試圖將紫外線指數(shù)與適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)設(shè)備匹配的紫外線防護(hù)圖如下所示：

從該圖表可以看出，當(dāng)紫外線水平極高時(shí)，建議留在室內(nèi)，原因是紫外線指數(shù)室內(nèi)大部分為零。這意味著在測試我們將要制造的設(shè)備時(shí)，應(yīng)將其拿到外面，如下圖所示，因?yàn)樵谑覂?nèi)測試時(shí)該值不會(huì)改變。

本文中將使用的UVM30A紫外線傳感器是一個(gè)具有幾乎線性輸出的低成本模擬傳感器。這意味著傳感器的輸出分別隨紫外線輻射的成比例增加而增加。從傳感器數(shù)據(jù)表中摘錄出的傳感器輸出（以mV為單位）相對于紫外線指數(shù)的圖表如下所示。

UV指數(shù)與傳感器輸出電壓之間的線性關(guān)系

它是一個(gè)由VCC、GND和模擬信號輸出組成的簡單的三引腳傳感器，這樣就可以開始工作了。

所需的組件

● 紫外線傳感器

● Arduino Uno開發(fā)板

● 諾基亞5110 LCD顯示屏

● 面包板

● 連接導(dǎo)線

原理圖

準(zhǔn)備好所有組件之后，請按照以下示意圖進(jìn)行原理圖連接：

我們在之前的文章中介紹了將N0kia 5110 LCD連接到Arduino開發(fā)板的方法，但在本文中，我們?nèi)粤谐隽艘_圖的連接方式。同時(shí)本文給出了UV傳感器與Arduino開發(fā)板的連接方式。

UV傳感器與Arduino開發(fā)板的引腳連接表

GND	GND
VCC	VCC
output	A0

諾基亞5110 LCD與Arduino開發(fā)板之間的引腳連接表：

Pin 1(RST)	D12
Pin 2(CE)	D11
Pin 3(DC)	D10
Pin 4(DIN)	D9
Pin 5(CLK)	D8
Pin 6(VCC)	VCC
Pin 7(LIGHT)	GND
Pin 8(GND)	GND

在編寫代碼之前，請仔細(xì)檢查連接以確認(rèn)一切正常。

代碼

此項(xiàng)目的代碼非常簡單，我們僅使用一個(gè)庫（諾基亞5110 LCD庫）與LCD進(jìn)行通信?？梢詮拇随溄?a href="http://ttokpm.com/soft/special/" target="_blank">下載該庫。該代碼的基本操作是讀取傳感器輸出連接到的模擬引腳0（A0），并將其轉(zhuǎn)換為mV，以便我們可以與UV指數(shù)表中的值進(jìn)行比較，并計(jì)算該特定位置和時(shí)間的UV指數(shù)。在計(jì)算并確定了紫外線指數(shù)之后，該指數(shù)通過諾基亞5110 LCD顯示給用戶。下圖顯示了用于比較的紫外線指數(shù)表。

與往常一樣，我們將代碼分成小塊，并在給出完整代碼之前進(jìn)行解釋。首先，我們在代碼中要做的第一件事是導(dǎo)入諾基亞5110 LCD庫，該庫是顯示屏所必需的。

//////////////////////////////////////////////

// Arduino UV Meter //

// with NOKIA 5110 LCD //

// http://www.educ8s.tv //

/////////////////////////////////////////////

#include

導(dǎo)入庫后，我們開始聲明將在代碼中使用的其他變量和常量。

LCD5110 lcd(8,9,10,12,11);

extern unsigned char BigNumbers[];

extern uint8_t splash[];

extern uint8_t ui[];

String UV = "0";

完成后，我們轉(zhuǎn)到setup函數(shù)。我們要做的第一件事是初始化LCD，然后設(shè)置顯示器的字體，使用lcd.clrScr()清除屏幕，然后繪制初始位圖。

void setup() {

lcd.InitLCD();

lcd.setFont(BigNumbers);

lcd.clrScr();

lcd.drawBitmap(0, 0, splash, 84, 48);

在執(zhí)行drawBitmap命令之后，我們更新LCD以反映更改，并延遲3000毫秒以確保啟動(dòng)畫面在屏幕上停留的時(shí)間足夠長。

lcd.update();

delay(3000);

}

setup函數(shù)結(jié)束后，我們進(jìn)入loop()函數(shù)，這里調(diào)用readSensor函數(shù)，該函數(shù)從UV傳感器讀取值，將其轉(zhuǎn)換為mV并將其與Index表進(jìn)行比較以獲得mV的UV索引匹配讀入的值。

void loop() {

int stringLength = 0;

UV = readSensor();

接下來，我們清除屏幕并繪制將要插入索引的UI。

lcd.clrScr();

lcd.drawBitmap(0, 0, ui, 84, 48);

繪制UI后，我們將計(jì)算索引的長度，并使用printUV函數(shù)將其顯示，然后調(diào)用LCD更新命令。

stringLength = UV.length();

printUV(stringLength);

lcd.update();

delay(150);

}

該項(xiàng)目的完整代碼如下。

//////////////////////////////////////////////

// Arduino UV Meter //

// with NOKIA 5110 LCD //

// http://www.educ8s.tv //

/////////////////////////////////////////////

#include

LCD5110 lcd(8,9,10,12,11);

extern unsigned char BigNumbers[];

extern uint8_t splash[];

extern uint8_t ui[];

String UV = "0";

void setup() {

lcd.InitLCD();

lcd.setFont(BigNumbers);

lcd.clrScr();

lcd.drawBitmap(0, 0, splash, 84, 48);

lcd.update();

delay(3000);

}

void loop() {

int stringLength = 0;

UV = readSensor();

lcd.clrScr();

lcd.drawBitmap(0, 0, ui, 84, 48);

stringLength = UV.length();

printUV(stringLength);

lcd.update();

delay(150);

}

void printUV(int length)

{

switch(length)

{

case 1:lcd.print(UV,38,19); break;

case 2:lcd.print(UV,24,19); break;

default:lcd.print(UV,0,19); break;

}

}

String readSensor()

{

String UVIndex = "0";

int sensorValue = 0;

sensorValue = analogRead(0); //connect UV sensor to Analog 0

int voltage = (sensorValue * (5.0 / 1023.0))*1000;//Voltage in miliVolts

if(voltage<50)

{

UVIndex = "0";

}else if (voltage>50 && voltage<=227)

{

UVIndex = "0";

}else if (voltage>227 && voltage<=318)

{

UVIndex = "1";

}

else if (voltage>318 && voltage<=408)

{

UVIndex = "2";

}else if (voltage>408 && voltage<=503)

{

UVIndex = "3";

}

else if (voltage>503 && voltage<=606)

{

UVIndex = "4";

}else if (voltage>606 && voltage<=696)

{

UVIndex = "5";

}else if (voltage>696 && voltage<=795)

{

UVIndex = "6";

}else if (voltage>795 && voltage<=881)

{

UVIndex = "7";

}

else if (voltage>881 && voltage<=976)

{

UVIndex = "8";

}

else if (voltage>976 && voltage<=1079)

{

UVIndex = "9";

}

else if (voltage>1079 && voltage<=1170)

{

UVIndex = "10";

}else if (voltage>1170)

{

UVIndex = "11";

}

return UVIndex;

}

演示

將Arduino開發(fā)板連接到計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)IDE并將代碼粘貼到其中。 在上傳之前，請不要忘記將UI和Splash文件添加到代碼的Arduino sketch文件夾中，因?yàn)檫@可能會(huì)引發(fā)錯(cuò)誤。

將代碼上傳到您的開發(fā)板上，然后帶到外面以測量您所在區(qū)域的紫外線強(qiáng)度。
編輯：hfy