【得捷电子Follow me第1期】作品提交 - 温湿度计和网络时钟（开机播放生日快乐歌）

walker2048

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作品提交 - 温湿度计和网络时钟 展示视频

 

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项目介绍

介绍: 本项目旨在利用 CircuitPython 进行开发，制作一个具有温湿度检测功能和网络时钟功能的设备，使用的硬件包括树莓派 Pico-W、SHT31 温湿度传感器和 SSD1306 OLED 显示屏。通过该设备，可以实时监测环境的温度和湿度，并从网络获取准确的时间信息，同时显示在 OLED 屏幕上。以下是我在项目中的经验总结。

1. 硬件准备: 首先，要确保准备齐全所需的硬件设备。树莓派 Pico-W 是一款支持 CircuitPython 的微控制器，内置 CircuitPython环境，能够非常方便地运行 Python脚本。SHT31 温湿度传感器是一个高精度的传感器，能够准确测量环境的温度和湿度。SSD1306 OLED 显示屏是一款小尺寸的显示屏，适合在项目中显示温湿度数据和时间信息。

2. CircuitPython 开发环境: 在开始项目之前，需要正确安装 CircuitPython 的开发环境。可以通过 Adafruit CircuitPython 官方网站获得相关的文档和资源。树莓派 Pico-W 的支持可以通过 UF2 文件烧录到 Pico-W 上，这样就可以在 Pico-W 上运行 CircuitPython 环境。

3. 连接硬件: 连接 SHT31 温湿度传感器和 SSD1306 OLED 显示屏到树莓派 Pico-W 上，并确保连接正确。

4. 时间同步和网络连接: 为了获取网络时间，需要确保开发板可以连接到互联网。根据你使用的开发板和网络模块，设置和配置网络连接。通常，需要提供 Wi-Fi SSID 和密码来连接到你的本地网络。一旦连接成功，开发板可以通过网络获取准确的时间信息。

5. 温湿度数据读取: 使用 CircuitPython 的相应库和模块，从温湿度传感器读取实时数据。根据你选择的传感器，可能需要导入相应的库并调用相应的函数来读取数据。获取到温湿度数据后，可以进一步处理和显示。

6. 屏幕显示和用户界面: 将温湿度数据显示在屏幕上，可以使用相应的显示库和函数。根据你的屏幕类型和尺寸，选择合适的库和方法来显示文本和图形。你可以创建一个简单的用户界面，以便更好地呈现温湿度数据和时间信息。

7. 时间同步和网络时钟显示: 通过网络同步时间，并将网络时间显示在屏幕上。使用 CircuitPython 的日期和时间库，可以从网络获取当前时间，并将其格式化为需要的显示形式。确保在需要时更新时间，并显示准确的本地时间。

8. 音乐播放功能：通过PWM控制蜂鸣器扩展板，播放音乐。由于购买的蜂鸣器只能播放一些简单的音调，并不能实现非常复杂的多媒体功能，所以只是播放一些音调。

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功能代码展示

导入需要用到的库

import board
import busio
import displayio
import os
import rtc
import socketpool
import terminalio
import time
import pwmio
import wifi

import array as arr

import adafruit_displayio_ssd1306
from adafruit_display_text import label

import adafruit_ntp
import adafruit_sht31d

Wifi联网和NTP校时功能

使用os.getenv()函数获取setting.toml文件里的wifi配置信息，并配置wifi网络

ssid = os.getenv("CIRCUITPY_WIFI_SSID")
password = os.getenv("CIRCUITPY_WIFI_PASSWORD")

print("Connecting to", ssid)
wifi.radio.connect(ssid, password)
print("Connected to", ssid)

通过配置NTP服务器，实例化NTP（使用aliyun的ntp服务器网址），并将网络时间设置成本地时间。然后就可以通过time.localtime()来获取到当前的RTC时间，可以在最终的刷屏代码里调用此函数，并输出到屏幕。

pool = socketpool.SocketPool(wifi.radio)
ntp = adafruit_ntp.NTP(pool, tz_offset=8, server="ntp.aliyun.com")

# NOTE: This changes the system time so make sure you aren't assuming that time
# doesn't jump.
rtc.RTC().datetime = ntp.datetime

初始化屏幕

首先释放板子内置的displayio默认占用的引脚（不释放有可能会引起IO占用错误），然后指定I2C设备的引脚，最后初始化SSD1306屏幕。

displayio.release_displays()
# Create the I2C interface.
i2c = busio.I2C(scl=board.GP9, sda=board.GP8)

display_bus = displayio.I2CDisplay (i2c, device_address = 0x3C) # The address of my Board

display = adafruit_displayio_ssd1306.SSD1306(display_bus, width=128, height=64, rotation=180)
clock = displayio.Group() # no max_size needed
temp_hi = displayio.Group() # no max_size needed
display.show(clock)

接下来编写屏幕绘制内容

分别绘制clock和temp_hi两个画面，用于显示时钟和温湿度传感器，并设定对应显示的内容：如字体，位置，大小

# Draw a label
text = "Music"
cloock_area = label.Label(terminalio.FONT, text=text, color=0xFFFF00, x=20, y=25, scale=2)
clock.append(cloock_area)

# Draw a smaller inner rectangle
inner_bitmap = displayio.Bitmap(126, 62, 1)
inner_palette = displayio.Palette(1)
inner_palette[0] = 0x000000  # Black
inner_sprite = displayio.TileGrid(inner_bitmap, pixel_shader=inner_palette, x=1, y=1)
temp_hi.append(inner_sprite)

# i2c = board.STEMMA_I2C()  # For using the built-in STEMMA QT connector on a microcontroller
sensor = adafruit_sht31d.SHT31D(i2c)

# Draw a label
text = "temp 25"
temp = label.Label(terminalio.FONT, text=text, color=0xFFFF00, x=6, y=20)
temp_hi.append(temp)

text = "hi 75%"
hi = label.Label(terminalio.FONT, text=text, color=0xFFFF00, x=6, y=35)
temp_hi.append(hi)

初始化PWM音乐和对应音阶

piezo = pwmio.PWMOut(board.A0, duty_cycle=0, frequency=440, variable_frequency=True)

CD=arr.array('i',[0,131,147,165,175,196,211,248])
C=arr.array('i',[0,262,294,330,350,393,441,495])
CU=arr.array('i',[0,525,589,661,700,786,882,990])

播放生日快乐歌曲

for f in (CD[5],CD[5],CD[6],0,CD[5],0,C[1],0,CD[7],0,0,
CD[5],CD[5],CD[6],0,CD[5],0,C[2],0,C[1],0,0,
CD[5],CD[5],C[5],0,C[3],0,C[1],0,CD[7],CD[6],0,0,
C[4],C[4],C[3],0,C[1],0,C[3],0,CD[2],0,0,0,
CD[5],CD[5],CD[6],0,CD[5],0,C[1],0,CD[7],0,0,
CD[5],CD[5],CD[6],0,CD[5],0,C[2],0,C[1],0,0,
CD[5],CD[5],C[5],0,C[3],0,C[1],0,CD[7],CD[6],0,0,
C[4],C[4],CD[3],0,CD[1],0,CD[3],0,CD[2],0,0,0
):
    if f == 0:
        piezo.duty_cycle = 0  # Off
        time.sleep(0.2)  # Pause
    else:
        piezo.frequency = f
        piezo.duty_cycle = 65535 // 2  # On 50%
        time.sleep(0.15)  # On for 1/4 second
        piezo.duty_cycle = 0  # Off
        time.sleep(0.05)  # Pause between notes

切换屏幕显示内容并更新时钟或者温湿度信息

count = 0
interface = clock
while True:
    if (count % 5 == 0):
        if ( interface == clock):
            interface = temp_hi
        else:
            interface = clock
    if ( interface == clock):
        t = time.localtime()
        cloock_area.text = "%d:%d-%02d" % ( t.tm_hour, t.tm_min, t.tm_sec)
        display.show(clock)
    else:

        temp.text = "Temp %0.1f" % sensor.temperature
        hi.text = "hi %0.1f" % sensor.relative_humidity
        display.show(temp_hi)
    count += 1
    time.sleep(1)

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项目效果图片展示

   

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项目总结：通过本次的作品，我学习到了CircuitPython的wifi联网、NTP校时、sht31温湿度数据读取、小型OLED屏幕数据显示、以及PWM蜂鸣器播放等知识，也学会了CircuitPython的基本使用方式，如环境搭建，库的调用，debug和调试运行等知识。也认识到了CircuitPython这个非常库的嵌入式开发框架，能参加这样的活动，我非常开心。

 

附件是所有库和配置文件，setting.toml里的wifi密码记得自己修改好

lugl4313820

感谢楼主的分享，恭喜完成任务，这个开板可以深入研究，希望多来EEWORLD展示楼主的才华。