强力の温湿度计

新增附件：新MCU代码.RAR

修复电量计学习BUG。

***电量计快速学习方法：

充满电后放两分钟，在2.8V上接一个20欧姆电阻或专用电子负载，放电到电池低于3.1V，此时除电量计和RTC外所有用电器件会断电，然后再充电可以激活系统，这个时候就有几率使APP上的电量红色背景消失（表示初步学习成功）。

***

由于电量计的默认参数与系统使用的3.7V   1000MAH锂电池非常匹配。就算不学习精度也勉强在线，只是由于系统功率太低，可能永远不会触发学习，精度状态不会提升。

 

增加蓝牙连接图标

APP不变

1.0.1版本

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附件内容:

APP安装包（安卓手机）

APP源码（安卓STUDIO）

MCU源码（STM32HAL库）

物料价格明细

蓝牙指令（MCU代码里有注释）

CNC下单文件（STEP）

1.0版本

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	物理量	传感器	主要功能有效范围	最大误差
环境传感器	相对湿度	SHT45（2只平均，未密封，本体防水）	相对湿度 1-100%	1.8% RH
	温度	TMP117,SHT45	温度 -10-70 °C	TMP117:0.1 °C SHT45:0.2 °C
	气压	BMP585（标称高精度，未密封，本体防水）	绝对气压900-1200HA	0.6HPA
	照度	OPT4048	0.05-140000 LUX	X
	色温	OPT4048（XYZ色温计算）	X	X
系统附属传感器	电池电量，电压，电流	BQ27421（自带检流电阻,无需BQSTUDIO可直接全程用MCU操作的阻抗跟踪法电量计）	电量1-100%	3%
时钟（打开APP后自动校准时间）	时间	RTC8900（4UA运行电流，独立运行）	X	3PPM
陀螺仪	加速度，角度	LIS2DW	X	X

 

 

• 不到半个烟盒大小。
• 持续运行时间大于35天（1000MAH电池，10秒唤醒更新一次显示内容）
• 全密封，磁吸充电，预计可在水下工作（非典型场景）
• 无按键，由陀螺仪控制显示方向，敲击或猛摇唤醒。
• 手机APP蓝牙配置。
• 可查看实时和历史波形，32K铁电存储器，近似无限存储寿命
• 嘉立创10元包邮的吸恩吸外壳(最新发现只要5元，两个一起下单就可以一起用5元运费发货)
• 嘉立创免费包邮的亚克力面板（现在似乎不免费了，自费大概40块钱以内）

 

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PCB设计厚度1毫米，厚度可以减小然后加垫片，不可以增大。

PCB有部分BUG,已在电路图处标注，我手上的这一台用飞线解决了这些问题，有时间更新。如果需要的人多我会重新布线，不过这个设备的PCB算特别简单的，基本上把原理图的线连上去就不会有问题。

 

APP与设备的通信已测试基本功能的稳定性。不排除还有恶性BUG。

 

 

 

下面是蓝牙模块的一个特殊说明。建议复刻的用这个电路替换这个工程里的蓝牙电路。

 

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这是旧版设备界面，新版有些许变化。

 

操作简介：

首次使用时APP会寻找设备，要半分钟左右，后面就可以快速连上并同步了。

连上APP后设备会自动校准时间。

***以下的X秒都可以用手机设置，或者代码里定义初始值

设备静置超过X秒后进入0.7毫安休眠状态，屏幕保持上一次的更新值显示。每X秒会自动唤醒到5毫安状态约0.2秒,在更新传感器值和时间后再次休眠。

敲击或摇晃设备会让设备进入X秒唤醒状态。再敲或摇则增加运动次数X倍的时间，直到倒计时为0则进入休眠状态。

连接蓝牙自动唤醒设备，为了防止异常操作耗电，300秒后设备会主动断开，需要重连。

连接充电器后持续唤醒，并显示电流和电压，断开后休眠并隐藏充电信息。

旋转设备会使屏幕跟着转。

电量计未完成初次学习前，APP的电量框显示为红色。

 

 

打开APP后设备会先同步时间和历史记录，然后同步实时测量值。

历史记录最多2046条，蓝牙是115200波特率，传输能力有限，所以数据多的时候刚开启APP会很卡，实时数据可能要过一会才更新。

 

清空记录点了之后会使铁电存储器里的所有数据被清除，铁电存储器本身寿命接近无限，可以随便读写。

 

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视频基于旧版本录制，大体操作逻辑相同，新版只是优化了稳定性，界面做了小幅度调整。

强力型温湿度计APP操作演示_哔哩哔哩_bilibili

 

 

 

 

 

 

 

 

设备实物：

 

 

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备注

 

STM32L031G6U6单片机，HAL库 裸机

程序存储快炸了，已经用了95%，想扩展功能要删掉一些代码，总的来说用这个低功耗MCU带这个屏不是特别好的选择，运行内存只有8K，这个屏要吃掉4K。存储只有32K，现在优化字符后也用掉了31K。

可能用U系列更合适，当然U系列一只单片机十几块钱，而这个只要3+1块钱包邮，根据自已需求来。HAL库代码在CUBEMX里改下引脚就可以复用到任意STM系列32位单片机。

两只SHT45

之所以用了两只温湿度传感器，是因为我买物料的时候这个东西没货了，只在立创SMT还有货，而SMT一次最少贴两片，所以我贴了两片，然后移到了一片板上来使用。平均后能获得更高的湿度精度，湿度也是较难测准的量。

另外还有一个发现是这个东西的温度精度其实很在线，两个SHT45跟绝对精度0.1度的TMP117多数时候同一时间相差小于0.05度，或者不要TMP117而是直接使用这个做温度测量也是个不错的选择。

BQ27421电量计

最近有两个DIY项目用到了电量计，需要低功耗同时要有较高精度，所以用ADC直测电压估算法是不可行的。找了很多型号，要么天价，比如MAX17260，要么必须用BQSTUDIO和EV2400配置，虽然EV2400的山寨版只要几十块钱，但是总感觉很恶心人。这个是不多的不用专用设备配置且价格精度都还行的电量计，直接用MCU就可以操作。当然也有缺点，由于尺寸非常小，并且是内部集成的检流电阻，它只能容忍最大2A的电流，好处是占用也非常小，使用0402的阻容只占用4X4MM的实际面积。

TPS62745

之所使用了开关式DCDC来提供2.2V给1.8V的LDO用，是为了尽量节能。

电池是满电4.2V的，设定在3.1V左右关断所有电源只保留4UA用来给RTC供电，保护板要到2.5V才保护。

主要功耗源是1.8V数字电源，如果直接使用LDO，将有50%左右的电能会被浪费掉，另外就是多数芯片在更高电压下本身的电流消耗也会更大，却不会有任何功能性提升，实际续航会减少很多。这个DCDC只需要一只微型电感，还有输入输出电容，能在极小的占用面积下显著提高续航时间。由于这里的传感器内部的ADC普遍在14-16位的水平，根据经验使用这种超小功率DCDC时，干扰可以忽略。

背光

因为是第一次用这种全反射屏，一开始以为可以通过背光来让它在晚上也可见，但是测试下来发现背光会穿透图像，反而更看不清了，所以背光需要去掉。实测在3LUX的较暗情况下依然可见，在极端无光比如晚上关灯后会看不清，这是屏的特性，没有办法，用别的屏做不到这个功耗，用墨水屏则刷新率太低，高刷的一个屏几百块，也不现实。

分离电源设计和手工焊接不便的0402阻容

如上节DCDC部分所述，为了降低功耗，另外还有就是使用的大部分传感器的手册标称最佳电压都在1.8V，所以使用了一个1.8V的电源供电，另外屏、铁电存储器最低只支持2.7V以上供电，以及一开始设计的白色背光LED也只支持2.4V以上供电（蓝基LED的特性），所以单独使用了一个2.8V的电源。

由于我当时抽到了一张免费SMT券，并且我非常想要的SHT45在当时只有SMT仓库有货，所以用了SMT加工，因此大部分阻容使用的是0402，对于手工焊接来说可能很费劲。

如果不追求极致省电，同时想要简化电源和布局结构，最好的办法是使用一只2.7V-2.8V的电源给所有器件供电，同时依然可以保留TPS62745，用它提供LDO的电源，比输出高0.3V就行，比如3.1V，这样做依然能比直接LDO供电增加可观的续航。其中RTC的备用电源可以直接去掉，备用供电引脚短接到VDD。

由于只有一个电源连接到现有的VDD电源层，布局将极大简化，所有电源不需要拉线，直接打个孔到VDD层，全部使用可手工焊接0603器件也可以轻松完成兼容现有外壳的布局。

主温度传感器选TMP117而不是更强のTMP119

这里的传感器基本选的都是市面上最高精度水平的。其中SHT45铁氟龙版和BMP585需要直接和外部空气接触，选的防水优化型号，个别参数不算最高(瑞萨某个似乎是先研发了手册后研发产品的湿度传感器个别参数比SHT45高，SHT75也更高，但是只是优化了温度精度，湿度精度没有变化 。还有BMP581个别参数比BMP585高)。

之所以没有选更强的TMP119（0.03度典型误差，0.08度最大误差），是因为TMP119是微型封装，只能用HDI板或FPC做，FR4不管是沉金还是喷锡的都不行。其中HDI非常贵，好像立创也不做，FPC则需要有6层板资质才能免费，否则要150块钱一块板。考虑到这是一个非常简单的项目，潜在的复刻对象不一定有6层板名额，且提升确实很难察觉，所以用了TMP117（0.05度典型误差，0.1度最大误差）。