作者：HelloGitHub-Anthony
這里是 HelloGitHub 推出的《講解開(kāi)源項(xiàng)目》系列，本期介紹的是如何用開(kāi)源硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái) Arduino，自己動(dòng)手做一個(gè)溫濕度顯示器。
書(shū)接上回，上一章我們知曉了什么是 Arduino、能用它來(lái)做什么，以及 Hello World 的實(shí)現(xiàn)，內(nèi)容十分簡(jiǎn)單和容易上手。沒(méi)看過(guò)的小伙伴可以點(diǎn)擊閱讀，從而做到無(wú)縫連接本章的內(nèi)容。
接下來(lái)，我們將更進(jìn)一步學(xué)習(xí) Arduino 的知識(shí)，為避免枯燥的文字教程，本文將結(jié)合實(shí)際的開(kāi)發(fā)進(jìn)行講解。首先會(huì)介紹 溫濕度傳感器 和 OLED 屏幕 的開(kāi)發(fā)，接著將這兩部分的知識(shí)進(jìn)行組合，最后你將得到一個(gè)有意思的溫濕度顯示器。
不要擔(dān)心，本文所有內(nèi)容均已脫“難”，只要跟著文章一步步進(jìn)行下去，肯定就能做出來(lái)！
下面，就讓我們一起開(kāi)始制作你的第一個(gè) Arduino 成品吧！
一、溫濕度傳感器
本節(jié)我們會(huì)用到名為 DHT 11 的溫濕度傳感器，DHT 11 是一款常用的溫濕度數(shù)字傳感器，它雖然精度不是很高但價(jià)格低廉，只用到三根線 VCC、GND、DATA 即可工作（簡(jiǎn)單），是我們學(xué)習(xí)使用傳感器的不二之選！
這里我使用的是進(jìn)行過(guò)二次封裝的 DHT 11 傳感器，它長(zhǎng)這個(gè)樣子：
1.1 連接傳感器
根據(jù)購(gòu)買的店鋪不同，最終實(shí)物可能會(huì)有所不同。如果你無(wú)法分辨每個(gè)引腳具體含義，一定要先咨詢賣家再進(jìn)行接線，防止燒壞傳感器！
我這里的三個(gè)引腳從左到右依次為 DATA、VCC、GND，連接方式為：
1.2 讀取數(shù)據(jù)
讀取 DHT 11 傳感器的數(shù)據(jù)方式也非常簡(jiǎn)單，我們可以根據(jù) 數(shù)據(jù)手冊(cè) 中 4、串行接口 一節(jié)提供的信息自行編寫(xiě)數(shù)據(jù)解析的程序。
但我認(rèn)為這已經(jīng)超出了初學(xué)者的能力范圍而且實(shí)現(xiàn)起來(lái)也會(huì)花不少功夫，所以這時(shí)候我們就需要 Arduino 的 Libraries 功能上場(chǎng)了！
Arduino 官方提供了一個(gè) Library 平臺(tái)，收集了很多開(kāi)發(fā)者提供的開(kāi)源支持庫(kù)，靈活使用這些庫(kù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，可以節(jié)省我們大量的時(shí)間以及頭發(fā)。
下面將介紹如何使用 Arduino IDE 的 Libraries 功能。
1.3 DHT 11 支持庫(kù)
在這里我們選擇 Adafruit 提供的 DHT sensor library 支持庫(kù)，它還依賴 Adafruit Unified Sensor 庫(kù)，下面我們?cè)敿?xì)操作：
安裝
點(diǎn)擊左側(cè) Libraries 欄目，在搜索框中輸入 DHT11 找到 DHT sensor library by Adafruit，點(diǎn)擊 INSTALL 進(jìn)行安裝，然后會(huì)提示我們需要安裝一些依賴項(xiàng)目：
這里 Arduino IDE 自動(dòng)提示我們想要使用 DHT sensor library 還需要安裝 Adafruit Unified Sensor，我們直接點(diǎn)擊 Install all 讓它自動(dòng)安裝，成功后可以在輸出界面看到這樣的提示：
使用
安裝好之后我們找到 Arduino IDE 上方選項(xiàng)卡打開(kāi)：File->Examples->DHT sensor library->DHTtester 即可打開(kāi) DHT sensor library 使用例程。
這里我們只需要根據(jù)實(shí)際情況修改開(kāi)頭幾行配置，就能直接編譯到開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行測(cè)試?yán)玻?/p>
上傳到開(kāi)發(fā)板后打開(kāi)我們的 Serial Monitor 即可看到 Arduino 正在回傳溫濕度信息：
1.4 傳感器小結(jié)
本節(jié)我們簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)了如何安裝 Arduino 的支持庫(kù)、如何查看支持庫(kù)提供的例程，以及 DHT11 庫(kù)的使用方法。
下一節(jié)，我們將學(xué)習(xí)如何使用 LCD 屏幕顯示內(nèi)容。
二、OLED 屏幕
本節(jié)我們會(huì)用到名為 SH1106 的 1.3寸 OLED 顯示屏，我用的是 SH1106 使用 I2C 方式進(jìn)行操作，只用到四根線 VCC、GND、SDA、SCL 分辨率為 128x64 ，它長(zhǎng)這個(gè)樣子：
1.1 接線
使用時(shí)接線為：
根據(jù)使用方式和屏幕不同，實(shí)際接線可能會(huì)有出入。如果不懂可以搜索關(guān)鍵詞：“Arudino+屏幕型號(hào)+通信方式”（I2C 或 SPI）
對(duì)于顯示屏如果直接進(jìn)行操作使用起來(lái)非常復(fù)雜，但好在開(kāi)源社區(qū)為其提供了強(qiáng)大的支持庫(kù)。
1.2 開(kāi)源庫(kù) U8g2
U8g2 是一個(gè)單色顯示屏的開(kāi)源庫(kù)，支持市面上絕大多數(shù)單色顯示屏，能非常方便地從庫(kù)管理器進(jìn)行安裝。
安裝
上一節(jié)的支持庫(kù)安裝方式相同，在 Libraries 頁(yè)面進(jìn)行搜索后安裝即可。
但由于其體積較大或是網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，可能會(huì)存在下載緩慢或者失敗等問(wèn)題。如果一直無(wú)法安裝成功，可以手動(dòng)下載官方版本進(jìn)行安裝
使用
U8g2 同樣提供了豐富的例程供我們學(xué)習(xí)，打開(kāi) examples 文件夾可以看到如下結(jié)構(gòu)：
需要注意的是 U8g2 提供了兩個(gè)版本：U8g2 本身（例程中 full_buffer 與 page_buffer）和 u8x8（例程中 u8x8）。前者支持完整繪圖功能，但是速度一般且需要額外的內(nèi)存支持，后者只支持顯示字庫(kù)中圖形但是速度快不需要額外的內(nèi)存。
full_buffer 與 page_buffer 的區(qū)別在于：
full_buffer：會(huì)在內(nèi)存中維護(hù)全部的圖形緩存會(huì)占用大量?jī)?nèi)存。渲染速度快，但在 UNO 上只有部分例程能夠成功運(yùn)行。page_buffer：一次只維護(hù)一小部分緩存并分批次進(jìn)行更新。渲染速度稍慢，在 UNO 上全部例程都可成功運(yùn)行。
大家可以自行運(yùn)行例程中的代碼，進(jìn)行一個(gè)粗略的了解。
每段腳本只需要解除相應(yīng)屏幕的注釋就能運(yùn)行，比如我用的 SH1106 128x64 使用 I2C 通信，用到的代碼片段如下：
具體規(guī)范只要有屏幕型號(hào)、分辨率、連接方式（I2C 還是 SPI）就能輕松找到
除此之外還有詳細(xì)的官方文檔。包括函數(shù)說(shuō)明、屏幕類列表 等等
三、溫濕度顯示器
前面我們已經(jīng)了解了如何分別使用溫濕度傳感器和 OLED 屏幕，現(xiàn)在我們只需將它們組合起來(lái)。
下面就變得非常非常簡(jiǎn)單了，我們只需要將傳感器數(shù)據(jù)搬運(yùn)到屏幕上顯示即可。
完整的代碼如下：
#include <Arduino.h>
#include <U8g2lib.h>
#include 'DHT.h'
// DHT11 DATA 引腳連接的數(shù)字引腳編號(hào)
#define DHT_DATA_PIN 8
DHT dht11(DHT_DATA_PIN, DHT11, 1);
U8G2_SH1106_128X64_NONAME_1_HW_I2C oled(U8G2_R0, U8X8_PIN_NONE);
float t, f, h;
float head_index;
const char URL[] = 'http://www.HelloGitHub.com';
int url_width = 0;
bool Fahrenheit = false;
void update_data()
{
h = dht11.readHumidity();
t = dht11.readTemperature();
f = dht11.readTemperature(true);
head_index = dht11.computeHeatIndex(t, h, false);
}
void setup()
{
t = f = h = 0;
dht11.begin();
oled.begin();
oled.enableUTF8Print();
oled.setFontMode(0);
url_width = oled.getUTF8Width(URL); # 符號(hào)需要啟動(dòng)
update_data();
}
void loop()
{
static int url_x_pos = -url_width;
oled.firstPage();
do
{
if (millis() % 200 == 0) // 每 200ms 更新一次
update_data();
oled.setFont(u8g2_font_t0_11_mr);
oled.drawBox(0, 0, 128, 17);
oled.setDrawColor(0);
oled.setCursor(url_x_pos, 14);
oled.print(URL);
oled.setDrawColor(1);
oled.setCursor(0, 32);
oled.setFont(u8g2_font_7x13_mf);
oled.print('Temp: ');
if (Fahrenheit) // 每隔一段時(shí)間自動(dòng)切換單位顯示
{
oled.print(f);
oled.print('°F');
}
else
{
oled.print(t);
oled.print('°C');
}
oled.setCursor(0, 47);
oled.print('Humi: ');
oled.print(h);
oled.print(' %');
oled.setCursor(0, 62);
oled.print('HeadIndex: ');
oled.print(head_index);
oled.print('°C');
} while (oled.nextPage());
Fahrenheit = (millis() % 4000 == 0) ? (!Fahrenheit) : Fahrenheit; // 每 4s 更換一次單位
url_x_pos += 3;
if (url_x_pos > 128)
url_x_pos = -url_width;
}
最終效果如下：
結(jié)語(yǔ)
如果你跟著本文一步步走下來(lái)，到這里應(yīng)該已經(jīng)收獲了自己第一個(gè) Arduino 成品，恭喜你！
其實(shí)，本文更側(cè)重的是“授人以漁”！畢竟再好的教程也做不到面面俱到，解決你所有的問(wèn)題，所以解決問(wèn)題的方法最重要。文中對(duì)于如何上手開(kāi)源庫(kù)、查閱文檔、查看代碼示例、搜索資料等方面做了詳盡步驟的講解。相信有了這些知識(shí)，你可以打開(kāi)新的世界，而不是僅限于本文所講的例子。
下面你就可以發(fā)揮想象力，結(jié)合所學(xué)到的知識(shí)和方法，自己動(dòng)手做出好玩的電子產(chǎn)品啦！如果你做出了好玩的東西可以發(fā)給我，如果作品夠多的話我可以做一期 Arduino 作品秀！把你做的讓人眼前一亮的作品，讓更多的人發(fā)現(xiàn)和喜歡。
本期的內(nèi)容就是這些，這里是 HelloGitHub 分享 GitHub 上有趣、入門級(jí)的開(kāi)源項(xiàng)目。
