🔭ESP_UV_BOX

🙃前言

🔗夏日征集令

ESP32-WROOM-32D-N8主控，通过GUVA-S12SD紫外线传感器获取环境紫外线强度；AHT20温湿度传感器获取环境温湿度；BMP280气压传感器获取环境压强；使用拨轮开关切换页面。
以下为制作过程记录

功能

• 紫外线指数(GUVA-S12SD)
• 环境温湿度(AHT20)
• 气压海拔(BMP280)
• 简易照明(WS2812)
• 天气时钟(网络)
• .

成本

这里只列出了主要的器件，详情见🔗腾讯文档：BOM_ESP_UV_BOX

主要元件	价格
ESP32-WROOM-32D(8MB)	15
紫外线模块	7.05
AHT20	1.62
BMP280	1.04
四脚拨轮开关	0.85
CH340K	1.4

硬件

原理图

存在问题：板子上电不运行，需要按复位，🔗>去除BOOT0按键的电容<，解决问题(已修改)
贴片开关的质量也不太行，开关手柄会断🙃
侧边按键质量似乎也不太好，按复位有时也没用🙃

主控电路

主控

主控选择ESP32-WROOM-32D-N8，外围电路参考🔗官方技术规格书。
引出SPI用于控制屏幕，IIC用于控制AHT20和BMP280，ADC用于采集电压值，以及按键控制

下载电路

串口芯片使用CH340K，使用经典的自动下载电路

电源电路

电源切换电路

使用PMOS，当没有外部电源时使用电池供电，有外部电源输入时不使用电池供电

充电电路

电池管理使用🔗TP4056，电路参考🔗TP4056数据手册

充电电流如下，根据锂电池参数选择合适的电阻

Rprog(K)	Ibat(mA)
1.2	1000
2.4	500
3.0	400
4.0	300
6.0	200
12.0	200

外设

按键

板载一个RESET和BOOT侧边按键，使用拨轮开关作为控制输入

TFT

使用1.8寸TFT屏幕插接，分辨率128x160，屏幕驱动ST7735，屏幕驱动电路参考屏幕原理图，可以通过BLK引脚控制屏幕亮度

UV

紫外线部分电路参考紫外线模块电路设计

通过采集电压，根据电压范围，得到紫外线指数

AHT20 BMP280

这两个器件，用烙铁不好焊，加热台方便些
AHT20可以检测环境温湿度

BMP280可以检测大气压，温度，以及海拔高度(由压力和温度计算得到)

🛡️面板

使用立创EDA设计简单的面板

3D外壳

1.8寸版本
使用SOLIDWORKS2023建模

立创EDA导出模型

📦SOLIDWORKS

使用SOLIDWORKS打开导出的step格式文件

打开后如下图所示，可以看到电路板模型缺少丝印图案

回到PCB工程，打开PCB的2D视图

导出上下面丝印图
如下图点击PCB上表面，选择外观

选择导出的顶层丝印图

还需要调整丝印的位置和大小，选择映射

根据实际情况，调整以下参数

之后便可以开始外壳的建模，最终效果如下

💻程序

最新代码见🔗levi52@GitHub: ESP32_UV_BOX

⚙️页面结构

在主界面下设四个功能页，之后各级再设功能分页，主要结构如下

设计参考：
🔗B站：黑人黑科技的视频🔗DIY万能遥控器
🔗OSHWHub: 黑人黑科技的开源工程🔗ESP32 万能遥控器

🛠️代码

开发工具：Visual Studio Code + PlatformIO
图标：🔗iconfont-阿里巴巴
颜色：🔗RGB COLOR PICKER
中文转换：🔗中文转UNICODE
中文字库：🔗Processing
图片转换：🔗FileToCArray

代码结构主要如下

• font中存放使用的字体
• img中存放使用的图片
• button中为拨轮开关的控制代码
• network中为网络相关的代码
• sensor中为传感器相关的代码
• ui中为所有界面相关的代码
  

界面

屏幕尺寸为1.8寸，分辨率是128x160，屏幕驱动是ST7735，使用TFT_eSPI库驱动屏幕，所有界面使用TFT_eSPI绘制

使用TFT_eSPI需要修改配置文件User_Setup.h，根据屏幕类型和显示情况修改内容

#define ST7735_DRIVER // 屏幕驱动
#define TFT_RGB_ORDER TFT_RGB // 颜色顺序
#define TFT_WIDTH  128  // 屏幕宽度
#define TFT_HEIGHT 160  // 屏幕高度
#define ST7735_GREENTAB2  // 仅ST7735
// #define TFT_INVERSION_ON // 黑白反转
// #define TFT_INVERSION_OFF
#define TFT_BL   17 // 背光引脚
#define TFT_MOSI 23
#define TFT_SCLK 18
#define TFT_CS   5  // Chip select control pin
#define TFT_DC    2  // Data Command control pin
#define TFT_RST   4  // Reset pin (could connect to RST pin)
//#define TFT_RST  -1  // Set TFT_RST to -1 if display RESET is connected to ESP32 board RST

使用ledc控制引脚输出PWM调节屏幕背光亮度

🔗B站：lvgl屏幕亮度调节😶

控制

使用mathertel/OneButton库来实现按键的控制，分别注册短按，双击和长按函数来实现不同的操作

上下短按为页面切换，中间短按为进入页面，中间长按为返回上一级

⚓传感器

🌞UV

使用GUVA-S12SD传感器来检测紫外线，然后经过放大，使用ADC采集电压，根据电压范围判断紫外线指数等级

下图为紫外线模块

程序中使用此函数获取紫外线指数

uint8_t sensor_uv_data(void)

图中为Arduino对应的数值，详情见🔗DFROBOT: UV Sensor

💧AHT20

使用dvarrel/AHT20库读取AHT20温湿度传感器的数据
主要为如下内容，AHT20数据结构体，初始化函数，以及数据读取函数(返回数据结构体)

struct AHT20Data
{
    float temperature;
    float humidity;
};
void sensor_aht20_init(void);
AHT20Data sensor_aht20_data(void);

🏕️BMP280

使用seeed-studio/Grove - Barometer Sensor BMP280库读取BMP280传感器的数据
主要为如下内容，BMP280数据结构体，初始化函数，以及数据读取函数(返回数据结构体)

struct BMP280Data
{
    float temperature;
    float pressure;
    float altitude;
};
void sensor_bmp280_init(void);
BMP280Data sensor_bmp280_data(void);

在函数bool BMP280::init(void)中注释掉Wire.begin()
在主程序中上面两个传感器初始化前，要先使用Wire.begin(21, 22);来设置IIC引脚

🌍网络

🌐配网

初次使用时，会建立如下网络ESP_UV_BOX_WIFI，

连接该网络，浏览器打开网址192.168.1.1，会出现如下配网页面

>点击查看示例<

一共五个输入框，分别是WIFI SSID, WIFI PASSWORD, Private KEY, Location ID, bilibili UID

页面代码参考: 🔗CSDN: 请收藏！分享一个ESP32/ESP8266高颜值WIFI配网页面代码-带下拉选择框和中英文版本。文末有arduino配网代码。

相关链接：🔗城市 ID

点击保存后，设备会重启连接网络

网络配置相关函数如下

bool wifi_scan(void);
void wifi_connect(int timeOut_s);
void wifi_disconnect(void);
void ap_init(void);
void server_init(void);
void handleRoot(void);
void handleConfigWifi(void);
void handleNotFound(void);
void doClient(void);
void wifiConfigBySoftAP(void);

🌦️天气时钟

天气等数据使用和风天气API，免费订阅每天可以有1000次请求
打开🔗和风天气控制台创建项目

🔗订阅规则

• 实时天气数据使用和风天气的🔗实时天气API，具体代码参考🔗B站：大聪明的二手脑袋的视频🔗Dudu天气时钟版本更新，全面对接和风天气，2.0版本继续开源

void get_weather_now(void);
void get_weather_future(void);
void get_air(void);
void get_city_id(void);
String urlEncode(const String& text);

• 时间数据使用arduino-libraries/NTPClient库获取网络时间
  网络天气相关函数如下

网络相关函数如下

void time_init(void);
void get_time(void);

🪐天气预报

同上，使用和风天气🔗每日天气预报API，屏幕显示未来六天天气状况

🌖空气质量

同上，使用和风天气🔗实时空气质量API，屏幕显示颗粒物PM10，颗粒物PM2.5，二氧化氮NO2，二氧化硫SO2，一氧化碳CO，臭氧O3

📺哔哩哔哩

通过如下API接口获得JSON格式的数据，使用🔗ArduinoJson库解析获得关注数和粉丝数

https://api.bilibili.com/x/relation/stat?vmid=用户UID

访问网址可以获得如下JSON数据

{
    "code": 0,
    "message": "0",
    "ttl": 1,
    "data": {
        "mid": 378576508,
        "following": 318,
        "whisper": 0,
        "black": 0,
        "follower": 56
    }
}

使用官网提供的工具生成解析代码

生成的解析代码如下

// String input;

JsonDocument doc;

DeserializationError error = deserializeJson(doc, input);

if (error) {
  Serial.print("deserializeJson() failed: ");
  Serial.println(error.c_str());
  return;
}

int code = doc["code"]; // 0
const char* message = doc["message"]; // "0"
int ttl = doc["ttl"]; // 1

JsonObject data = doc["data"];
long data_mid = data["mid"]; // 378576508
int data_following = data["following"]; // 318
int data_whisper = data["whisper"]; // 0
int data_black = data["black"]; // 0
int data_follower = data["follower"]; // 56

💡灯光

使用fastled/FastLED库驱动板载的一颗WS2812灯珠，暂时只添加不同颜色灯切换功能

⚔️实物

💿PCB

📌页面

下图为部分页面

后续会上传🔗B站视频

🗄️END

最后非常感谢立创🥰_(:з」∠)_提供的机会和各种优惠券，帮助我们实现想法，做出实物，参加征集令活动收获颇多😄(¦3【▓▓】

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