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

from machine import Pin, I2C, RTC, ADC

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

import machine

import time

import bmp280

import dht

import TM1637

import DS1307

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

ds=DS1307.DS1307(i2c)

adc = ADC(0)

rtc = RTC()

b = bmp280.BMP280(i2c)

dht11 = dht.DHT11(Pin(14))

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

def getDir():

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

dir = dir_pin()

return dir

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

def init():

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

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

if t > 450:

for i in range(4):

tm.showDP(i)

time.sleep_ms(500)

tm.showDP(i, 0)

init()

old = 99

while 1:

sec=ds.Second()

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

if t < 450:

rtc.alarm(rtc.ALARM0, 2000)

machine.deepsleep()

else:

if sec!=old:

old=sec

min=ds.Minute()

hour=ds.Hour()

if (sec%10) > 3:   # Time

tm.shownum(hour*100+min)

tm.showDP(1,sec%2)

tm.showDP(2,sec%2)

elif (sec%10) > 1: # Temperature

t = round(b.getTemp())

tm.clear()

if t < 0:

tm._dat(0, 0x40)

t = -t

if t > 85:

t = 85

tm.showbit(t//10, 1)

tm.showbit(t%10, 2)

tm._dat(3, 0x39)

else:              # Humidity

try:

dht11.measure()

time.sleep_ms(100)

h = dht11.humidity()

if h > 100:

h = 100

tm.clear()

if h==100:

tm.showbit(1, 0)

tm.showbit(h//10, 1)

tm.showbit(h%10, 2)

tm._dat(3, 0x76)

except:

pass

time.sleep_ms(50)