arduino低功耗模式_ESP8266+DeepSleep+BMP280+ThingSpeak温度压力高度电量无线低功耗测量...

前言

本案例我们来做一个简单的气象站，进行温度，压力，高度，电量的无线测量。气压传感器模块有GY-68 BMP180 可以测大气压和温度，升级版是GY-BMP280，还有高配版BME280，可以多测一个湿度。本案例我们用GY-BMP280，传感器测试范围：温度：-45℃~+85℃ ；大气压强：300-1100hPa（百帕）相对精度±0.12 hPa（相当于±1米）。WiFi无线还是ESP8266的NodeMCU，上传数据到ThingSpeak云端，我们还将研究低功耗模式，并测量系统电压。

气压计程序及硬件连线

在arduino IDE中，我们要添加库文件，adafruit/Adafruit_BMP280_Library: Arduino Library for BMP280 sensors https://github.com/adafruit/Adafruit_BMP280_Library

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include "Adafruit_BMP280.h"
Adafruit_BMP280 bmp; // I2C

如果找不到传感器地址，请将Adafruit_BMP280.h文件这一行替换：

//bool begin(uint8_t addr = BMP280_ADDRESS, uint8_t chipid = BMP280_CHIPID);bool begin(uint8_t addr = BMP280_ADDRESS_ALT, uint8_t chipid = BMP280_CHIPID);

程序设计可以参考下面几个文献。

如何将BMP280气压传感器模块与Arduino开发板进行连接 - 知乎

天南地北客：如何将BMP280气压传感器模块与Arduino开发板进行连接zhuanlan.zhihu.com

使用带有Arduino IDE的BME280的ESP8266（压力，温度，湿度）| 随机书呆子教程

ESP8266 with BME280 using Arduino IDE (Pressure, Temperature, Humidity) | Random Nerd Tutorialsrandomnerdtutorials.com

具有NodeMCU，Arduino和ThingSpeak的简单气象站http://-Hackster.io

https://www.hackster.io/jrance/simple-weather-station-with-nodemcu-arduino-and-thingspeak-3bf26cwww.hackster.io

硬件连接：SCL接D1，SDA接D2，VCC接3.3，GND接GND。

低功耗设计

ESP8266模块可以在以下模式运行：

1. 活动模式：在此模式下，整个芯片上电，芯片可以接收、传输数据。显然，这是耗电量最大的模式。

2. 调制解调器睡眠模式：在此模式下，CPU可以运行，但禁用Wi-Fi无线电。此模式可用于需要CPU工作的应用程序，如PWM。它使Wi-Fi调制解调器电路在与Wi-Fi AP（接入点）连接时关闭，无数据传输以优化功耗。

3. 轻度睡模式：在此模式下，CPU和所有外围设备都暂停。任何唤醒（如外部中断）都会唤醒芯片。在没有数据传输的情况下，可以关闭Wi-Fi调制解调器电路并暂停CPU以节省功耗。

由于我们户外测量很耗电，我们间断测量就好，调用ESP8266的深度睡眠。

Serial.println("deep sleep for 15 seconds");
ESP.deepSleep(15e6); //将使模块在定义的时间间隔内休眠，该时间间隔以微秒为单位。

将ESP8266的RST引脚与GPIO 16连接，即D0引脚。 GPIO 16是具有WAKE功能的重要引脚。

当ESP模块的RST引脚上为高电平时，它处于运行状态。一旦在RST引脚上接收到LOW信号，ESP就会重新启动。

使用深度睡眠模式设置定时器，一旦定时器结束，D0引脚将低电平信号发送到RST引脚，模块将通过重新启动来唤醒。

编译的时候请断开D0引脚和RST引脚的连接，运行时再接上。

3.3V电压供电，工作电流在70mA，实际测量睡眠模式功耗2mA。建议不要使用delay（）函数，这会延长工作时间，非常耗电。在上图可以看出去掉delay（）函数，启用deepSleep可以只有瞬时工作的高电流。其余时间都很小的睡眠功耗，深度睡眠后WiFi会掉线重连。

电压模拟信号测量

ESP8266有两种读模拟量的方法，内部电压和外部电压。

analogRead(A0)：该函数用于读取模块ADC引脚上的外部电压。

ESP.getVcc()：该函数用于读取NodeMCU模块VCC电压。ADC引脚必须留空。

注意，在读取VCC电源电压之前，应将ADC模式改为读取系统电压。要更改ADC模式，要在代码的 #include 行之后使用ADC_MODE(mode)。mode值为：ADC_TOUT表示外部电压，值为 ADC_VCC表示系统电压。默认情况下，它读取外部电压。模式是ADC_TOUT（对于外部电压），ADC_VCC（对于系统电压）。默认情况下，它读取外部电压。

外部电压0~1V监测范围，每单位1/1024 V。ESP8266只有一个A0口，如果需要多个模拟量，请接ADS1115数模转化模块。

本案例我们读取系统内部电压 ADC_MODE(ADC_VCC);

试验结果

温度，压力，高度，电量四个物理量间歇式（周期15s）地发送到ThingSpeak平台，关于调用ThingSpeak，请参考我之前发的博客。ThingSpeak数据可以导入MATLAB进行分析。

异常数据是因为手碰到模块接线不良。系统电压测量为3040mV，和实际值3.3V比较，偏低。

大家也试试做一个自己的气象站吧！