第05章 Arduino的擴(kuò)展庫

1、第第5 5章章 ArduinoArduino的擴(kuò)展庫的擴(kuò)展庫本章內(nèi)容本章內(nèi)容： Arduino擴(kuò)展庫擴(kuò)展庫 創(chuàng)建自己的函數(shù)庫創(chuàng)建自己的函數(shù)庫 DHT11溫濕度傳感器溫濕度傳感器 自定義函數(shù)庫自定義函數(shù)庫dht的使用的使用 5.1 Arduino 5.1 Arduino 擴(kuò)展庫擴(kuò)展庫1、什么是、什么是Arduino擴(kuò)展庫擴(kuò)展庫 使用使用 C+ 類將類將Arduino的某一類外設(shè)的復(fù)雜應(yīng)用的某一類外設(shè)的復(fù)雜應(yīng)用，尤其是將硬件底層的具體實現(xiàn)封裝起來，對外提供，尤其是將硬件底層的具體實現(xiàn)封裝起來，對外提供標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一的接口，使得用戶對開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一的接口，使得用戶對開發(fā) Arduino 的應(yīng)的應(yīng)用變

2、得十分容易。由現(xiàn)有的這樣的一系列的用變得十分容易。由現(xiàn)有的這樣的一系列的C+類就類就組成了組成了 Arduino 的擴(kuò)展庫。的擴(kuò)展庫。Arduino擴(kuò)展庫作用：擴(kuò)展庫作用： 將硬件底層的應(yīng)用封裝起來將硬件底層的應(yīng)用封裝起來； 針對具體應(yīng)用編寫相應(yīng)的庫；針對具體應(yīng)用編寫相應(yīng)的庫； Arduino擴(kuò)展庫擴(kuò)展庫EEPROM庫庫SoftwareSerial庫庫HardwareSerial庫庫OneWire庫庫Wire庫庫SPI庫庫Servo庫庫Stepper庫庫LiquidCrystal庫庫數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信舵機(jī)控制舵機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)液晶顯示液晶顯示XBee庫庫無線通信無線通信TL

3、C5940庫庫 PWM擴(kuò)展擴(kuò)展Ethernet庫庫以太網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)絡(luò)圖圖1 Arduino類庫結(jié)構(gòu)示意圖類庫結(jié)構(gòu)示意圖2、Arduino擴(kuò)展庫的使用擴(kuò)展庫的使用 Arduino擴(kuò)展庫的使用分三步：擴(kuò)展庫的使用分三步： (1) 要確定要確定Arduino開發(fā)環(huán)境目錄下的開發(fā)環(huán)境目錄下的libraries文文 件夾包含要使用的庫，如果是從網(wǎng)絡(luò)上下載件夾包含要使用的庫，如果是從網(wǎng)絡(luò)上下載 的其它擴(kuò)展庫，也要復(fù)制到該目錄下。的其它擴(kuò)展庫，也要復(fù)制到該目錄下。 (2) 要了解擴(kuò)展庫的成員，一般在擴(kuò)展庫文件夾要了解擴(kuò)展庫的成員，一般在擴(kuò)展庫文件夾 下有個下有個Example，可幫助我們理解類成員函，可幫助我

4、們理解類成員函 數(shù)的使用。數(shù)的使用。 (3) 導(dǎo)入函數(shù)庫。開發(fā)環(huán)境的菜單導(dǎo)入函數(shù)庫。開發(fā)環(huán)境的菜單Sketch imp- ort Library 選擇具體的庫選擇具體的庫 。 5.2 5.2 創(chuàng)建自己的創(chuàng)建自己的ArduinoArduino庫庫1、類的定義、類的定義 C+ 類定義的形式如下，類定義的形式如下，MorseCode為類名。為類名。class MorseCode private： /定義私有數(shù)據(jù)成員和函數(shù)；定義私有數(shù)據(jù)成員和函數(shù)； public： /定義公有數(shù)據(jù)成員和函數(shù)；定義公有數(shù)據(jù)成員和函數(shù)； protected： /定義保護(hù)數(shù)據(jù)成員和函數(shù)；定義保護(hù)數(shù)據(jù)成員和函數(shù)； 一般的，一般

5、的，C+的類分兩個部分，類的定義部分放的類分兩個部分，類的定義部分放在一個后綴名為在一個后綴名為“.h”的頭文件中，類的實現(xiàn)部分放的頭文件中，類的實現(xiàn)部分放在一個后綴名為在一個后綴名為“.cpp”的文件中。的文件中。 本例的類文件分別保存為本例的類文件分別保存為Morse.h、MorseCode- .cpp 。2、引入自定義函數(shù)庫、引入自定義函數(shù)庫 在代碼庫在代碼庫(libraries)目錄下，創(chuàng)建一個文件夾，目錄下，創(chuàng)建一個文件夾，名字為名字為“Morse”，并將，并將MorseCode.h、MorseCode.cpp兩個文件拷貝到兩個文件拷貝到“Morse”文件夾下文件夾下。 啟動啟動Ar

6、duino IDE，打開打開SketchImport Library菜單，此時應(yīng)能看到菜單，此時應(yīng)能看到Morse菜單項。菜單項。3、使用自定義函數(shù)庫、使用自定義函數(shù)庫 目前目前Arduino的的IDE無法自動識別自定義函數(shù)庫無法自動識別自定義函數(shù)庫里的內(nèi)容，所以需要給里的內(nèi)容，所以需要給Arduino一點幫助：在一點幫助：在Morse的文件夾里，創(chuàng)建一個叫的文件夾里，創(chuàng)建一個叫keywords.txt文件。文件。MorseKEYWORD1 Dash KEYWORD2 dot KEYWORD2ET LITERAL1OT LITERAL1 注意注意：類名的類型是類名的類型是KEYWORD1，公共

7、函數(shù)的類型，公共函數(shù)的類型 是是KEYWORD2，常量的類型是，常量的類型是LITERAL1。4、對象的創(chuàng)建及成員函數(shù)的調(diào)用、對象的創(chuàng)建及成員函數(shù)的調(diào)用 對象的創(chuàng)建就象變量定義一樣簡單。對象的創(chuàng)建就象變量定義一樣簡單。 #include MorseCode morse； morse.dot( ); 6.3 DTH116.3 DTH11溫濕度傳感器溫濕度傳感器1、產(chǎn)品概述、產(chǎn)品概述 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感模塊采集技術(shù)和溫濕度

8、傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個濕元件和一個NTC 測溫元件測溫元件，并與一個高性能，并與一個高性能 8 位單片位單片機(jī)相連接。如圖機(jī)相連接。如圖 2 所示。所示。圖圖2 DTH11溫濕度傳感器實物圖溫濕度傳感器實物圖2、應(yīng)用范圍、應(yīng)用范圍 暖通空調(diào)、除濕器、測試及檢測設(shè)備、消費品、暖通空調(diào)、除濕器、測試及檢測設(shè)備、消費品、汽車、自動控制、數(shù)據(jù)記錄器、氣象站、家電、濕度汽車、自動控制、數(shù)據(jù)記錄器、氣象站、家電、濕度調(diào)節(jié)器、醫(yī)療、其他相關(guān)濕度檢測控制。調(diào)節(jié)器、醫(yī)療、其他

9、相關(guān)濕度檢測控制。 3、產(chǎn)品參數(shù)、產(chǎn)品參數(shù) (1) 相對濕度相對濕度 分分 辨辨 率率： 0.1%RH 16Bit 重重 復(fù)復(fù) 性性： 1%RH 精精 度度： 25 2%RH 響應(yīng)時間響應(yīng)時間： 25 6s (2) 溫度溫度 分分 辨辨 率：率：0.1%RH 16Bit 重重 復(fù)復(fù) 性：性：0.2 量程范圍：量程范圍：25 0.2 -4080 1 響應(yīng)時間：響應(yīng)時間：1/e(63%) 10S (3) 電氣特性電氣特性 供供 電：電：DC 3.5-5.5V 供電電流：供電電流：測量測量0.3mA 待機(jī)待機(jī) 60A 采樣周期：采樣周期：大于大于2秒秒/次次 (4) 引腳說明引腳說明 VDD 供電供

10、電3.5-5.5V DC DATA 串行數(shù)據(jù)，單總線串行數(shù)據(jù)，單總線 GND 接地，電源負(fù)極接地，電源負(fù)極 NC 空腳空腳4、串行通信、串行通信 DHT11器件采用簡化的器件采用簡化的單總線單總線通信。單總線即只通信。單總線即只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制均由單總線有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制均由單總線完成。設(shè)備（主機(jī)或從機(jī)）通過一個漏極開路或三態(tài)完成。設(shè)備（主機(jī)或從機(jī)）通過一個漏極開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時能夠端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時能夠釋放總線，而讓其它設(shè)備使用總線；單總線通常釋放總線，而讓其它設(shè)備使用總線；單總線通常要求要求外接

11、一個約外接一個約 5.1k的上拉電阻的上拉電阻，這樣，當(dāng)總線閑置時，這樣，當(dāng)總線閑置時，其狀態(tài)為高電平。，其狀態(tài)為高電平。 采用單總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式，一次傳送采用單總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式，一次傳送40位數(shù)位數(shù)據(jù)據(jù) ，高位先出。，高位先出。 8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)濕度整數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)濕度小數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)溫度整數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)溫度小數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit校驗位校驗位 校驗位數(shù)據(jù)定義為前四部分之和的后校驗位數(shù)據(jù)定義為前四部分之和的后 8 位位。 示例一：接收到的示例一：接收到的40位數(shù)據(jù)為位數(shù)據(jù)為： 0011 0101 0000 0000 0001 100

12、0 0000 0000 0100 1101 濕度高濕度高8位位 濕度低濕度低8位位 溫度高溫度高8位位 溫度低溫度低8位位 校驗位校驗位 0011 0101+0000 0000+0001 1000+0000 0000= 0100 1101 接收數(shù)據(jù)正確：接收數(shù)據(jù)正確： 濕度：濕度：0011 0101=35H=53%RH 溫度：溫度：0001 1000=18H=24實踐操作實踐操作： 參考圖參考圖 3 所示電路原理圖，測量當(dāng)前環(huán)境下的溫度和所示電路原理圖，測量當(dāng)前環(huán)境下的溫度和濕度。注意濕度。注意DHT11外接電源和地取自外接電源和地取自Arduino的的5V電源和電源和Gnd，數(shù)據(jù)線外接一個，

13、數(shù)據(jù)線外接一個5K的上拉電阻，并將數(shù)據(jù)線連接在的上拉電阻，并將數(shù)據(jù)線連接在Arduino數(shù)字端口的數(shù)字端口的4號上。號上。圖圖3 DTH11測量溫濕度電路連接示意圖測量溫濕度電路連接示意圖 系統(tǒng)運行結(jié)果如圖系統(tǒng)運行結(jié)果如圖4所示。所示。圖圖4 DTH11測量溫濕度結(jié)果測量溫濕度結(jié)果參考代碼參考代碼：#include dht DHT; #define DHT11_PIN 5 void setup() Serial.begin(9600); Serial.println(DHT TEST PROGRAM ); Serial.print(LIBRARY VERSION: ); Serial.prin

14、tln(DHT_LIB_VERSION); Serial.println(); Serial.println(Type,tstatus,tHumidity(%) , tTemperature (C); pinMode(DHT11_PIN ,INPUT); void loop() Serial.print(DHT11, t); int chk = DHT.read11(DHT11_PIN); /讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù) switch (chk) case 0: Serial.print(OK,t); /正常正常 break; case -1: Serial.print(Checksum error,t);

15、break; /數(shù)據(jù)校驗錯數(shù)據(jù)校驗錯 case -2: Serial.print(Time out error,t); break; /數(shù)據(jù)超時錯數(shù)據(jù)超時錯 default: Serial.print(Unknown error,t); break; /end switch / 顯示采集的數(shù)據(jù)顯示采集的數(shù)據(jù) Serial.print(DHT.humidity,1); /輸出濕度值輸出濕度值 Serial.print(,t); Serial.println(DHT.temperature,1); /輸出溫度輸出溫度 值值 delay(1000); 思考和練習(xí)：思考和練習(xí)：1、了解、了解Arduino擴(kuò)展庫擴(kuò)展庫 。2、掌握、掌握Arduino擴(kuò)展庫的使用步驟。擴(kuò)展庫的使用步驟。3、掌握自定義函數(shù)庫的創(chuàng)建方法。、掌握自定義函數(shù)庫的創(chuàng)建方法。4、了解溫濕度傳感器、了解溫濕度傳感器DHT11的基本參數(shù)及單的基本參數(shù)及單 總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞降??？偩€數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞降取?、測試、測試DHT11。/ FILE: dht.h #ifndef dht_h #define dht_h #if ARDUINO 100