【原】干货 | DIY 一个 micropython 的多功能无线电子钟

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一直想用micropython做点好玩的东西，但是因为时间问题，一直没有开始做。前一段时间用ESP8266做了一个多功能的电子钟，它具有时间显示、温湿度采集、气压采集、网络校时、网络查看等多种功能。数据记录在ESP8266内部的flash中，定时采集并保存，即使断电也可以通过锂电池继续采集数据。

使用到的元件有：

• DHT11温湿度传感器，约3元

• DS1307时钟 + EEPROM模块，约3元

• BMP280气压传感器，6元

• 水银开关，0.1元

• ESP8266开发板，15元

• TM1637数码管模块，20元，

• TP4056锂电池充电，0.5元

• 5x7cm万用板，1元

• CH2插座、导线、排针、排母若干，1元

BMP280可以换成的BMP180（BMP180已经停产），因为可能大家还有以前剩下的BMP180模块，接口都是I2C，换个库就可以。数码管使用了大号数码管模块，上面有4个1.8寸的数码管，这样远处也可以看的比较清晰。数码管需要4.5V以上才能点亮。
水银开关是用来作为数码管方向检测，可以自动识别正反，如果不需要这个功能就可以不用。

总成本约50元。大家可以根据自己的需要，增加其它传感器和功能，比如声音（噪声）、光线、太阳能供电等。

元件一览

 
 
因为元件不多，所以没有单独做板，所有元件都焊接到一个万用板上，传感器使用排母连接，可以随时取下。焊接好的效果图如下：



 
全部传感器插上后的效果：



连接数码管模块、电池后的效果

 
运行效果

 
电源
系统通过ESP8266模块的USB供电，它也是编程调试接口，系统可以使用手机的USB充电器供电。

工作原理
连接USB后，还可以给锂电池充电。USB断电后，由锂电池继续供电。但是锂电池电压较低，不足以点亮数码管，因此关闭数码管显示，但是可以继续采集传感器数据。

通过ADC采集系统电压，当USB输入是5V，锂电池供电最高4.2V，通过电压就可以判断是USB供电还是锂电池供电。需要注意ESP8266的ADC最高输入电压是1V，因此需要进行合适的分压。ESP8266模块上已经有两个100K和220K电阻进行了分压，可以满足最高3V输入电压，考虑到USB是5V电压，还需要外加一个电阻。

在USB供电时，可以通过Wifi连接到网络，并通过网络进行校准时间。ESP8266还可以作为主机，通过计算机、手机浏览器打开就可以查看当前传感器参数。更进一步，还可以通过浏览器设置系统参数，比如设置传感器采集时间间隔、控制传感器的开关、设置传感器校准参数等。

GPIO分配
ESP8266的GPIO比较少，需要合理分配：

ADC	电池电压采集
GPIO14	DHT11
GPIO2	LED
GPIO5	SDA
GPIO4	SCL
GPIO12	CLK/TM1637
GPIO13	DIO/TM1637
GPIO12	水银开关检测

此外，为了让ESP8266可以通过RTC唤醒，GPIO16需要连接到RST上。

简单的测试程序
网络部分还没有加上

1. from machine import Pin, I2C, RTC, ADC
   

2. led = Pin(2, Pin.OUT, value=1)
   

3. import machine
   

4. import time
   

6. import bmp280
   

7. import dht
   

8. import TM1637
   

9. import DS1307
   

11. i2c=I2C(sda=Pin(5), scl=Pin(4))
    

12. ds=DS1307.DS1307(i2c)
    

13. adc = ADC(0)
    

14. rtc = RTC()
    

15. b = bmp280.BMP280(i2c)
    

16. dht11 = dht.DHT11(Pin(14))
    

18. dir_pin=Pin(4, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
    

20. def getDir():
    

21.     dir_pin=Pin(4, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
    

22.     dir = dir_pin()
    

24.     return dir
    

26. tm=TM1637.TM1637(dio=Pin(13), clk=Pin(12))
    

28. def init():
    

29.     rtc.irq(trigger=rtc.ALARM0, wake=machine.DEEPSLEEP)
    

30.     t = (adc.read() + adc.read()) // 2
    

31.     if t > 450:
    

32.         for i in range(4):
    

33.             tm.showDP(i)
    

34.             time.sleep_ms(500)
    

35.             tm.showDP(i, 0)
    

38. init()
    

40. old = 99
    

41. while 1:
    

42.     sec=ds.Second()
    

43.     t = (adc.read() + adc.read()) // 2
    

44.     if t < 450:
    

45.         rtc.alarm(rtc.ALARM0, 2000)
    

46.         machine.deepsleep()
    

47.     else:
    

48.         if sec!=old:
    

49.             old=sec
    

50.             min=ds.Minute()
    

51.             hour=ds.Hour()
    

52.             if (sec%10) > 3:   # Time
    

53.                 tm.shownum(hour*100+min)
    

54.                 tm.showDP(1,sec%2)
    

55.                 tm.showDP(2,sec%2)
    

56.             elif (sec%10) > 1: # Temperature
    

57.                 t = round(b.getTemp())
    

58.                 tm.clear()
    

59.                 if t < 0:
    

60.                     tm._dat(0, 0x40)
    

61.                     t = -t
    

62.                 if t > 85:
    

63.                     t = 85
    

64.                 tm.showbit(t//10, 1)
    

65.                 tm.showbit(t%10, 2)
    

66.                 tm._dat(3, 0x39)
    

67.             else:              # Humidity
    

68.                 try:
    

69.                     dht11.measure()
    

70.                     time.sleep_ms(100)
    

71.                     h = dht11.humidity()
    

72.                     if h > 100:
    

73.                         h = 100
    

74.                     tm.clear()
    

75.                     if h==100:
    

76.                         tm.showbit(1, 0)
    

77.                     tm.showbit(h//10, 1)
    

78.                     tm.showbit(h%10, 2)
    

79.                     tm._dat(3, 0x76)
    

80.                 except:
    

81.                     pass
    

83.     time.sleep_ms(50)