气压传感器BMP180的简单应用

2024-03-21 23:44
文章标签 简单 应用 传感器 气压 bmp180

本文主要是介绍气压传感器BMP180的简单应用，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

  • 一、BMP180
    • 1.介绍
    • 2.主要特点：
    • 3. 典型应用：
    • 4. 原理图
    • 5. 典型应用电路
    • 6. 测量流程
    • 7. 工作模式
  • 二、软件
    • 1.初始化
    • 2.获取原始温度
    • 3.获取真实温度
    • 4.获取原始气压
    • 5.获取真实气压
    • 6.海拔高度的换算
  • 三、总结

一、BMP180

1.介绍

BMP180是一款高精度、小体积、超低能耗的压力传感器，可以应用在移动设备中。它的性能卓越，绝对精度最低可以达到0.03hPa，并且耗电极低，只有3μA。BMP180采用强大的8-pin陶瓷无引线芯片承载（LCC）超薄封装，可以通过I2C总线直接与各种微处理器相连。

在这里插入图片描述

2.主要特点：

  1. 压力范围：300-1100hPa（海拔9000米~-500米）
  2. 电源电压：1.8V-3.6V（VDDA），1.62V~3.6V（VDDD）
  3. LCC8封装：无铅陶瓷载体封装（LCC）
  4. 尺寸：3.6mmx3.8x0.93mm
  5. 低功耗：5μA，在标准模式
  6. 高精度：低功耗模式下，分辨率为0.06hPa（0.5米）
  7. 高线性模式下，分辨率为0.03hPa（0.25米）
  8. 含温度输出
  9. I2C接口
  10. 温度补偿
  11. 无铅，符合RoHS规范
  12. MSL 1反应时间：7.5ms
  13. 待机电流：0.1μA
  14. 无需外部时钟电路

3. 典型应用：

  1. GPS精确导航（航位推算，上下桥检测等）
  2. 室内室外导航
  3. 休闲、体育和医疗健康等监测
  4. 天气预报
  5. 垂直速度指示（上升/下沉速度）
  6. 风扇功率控制

4. 原理图

在这里插入图片描述
从原理图可以看出，SCL和SDA是I2C总线的通信引脚，VDD和GND用来接电源的正负极，接3.3V即可。

5. 典型应用电路

BMP180的压力和温度数据，必须通过传感器的校准数据进行补偿计算，校准数据可以通过读取其内部的EEPROM存储器来获取。

BMP180由一个压阻传感器、一个模数转换器和一个控制单元组成与E2PROM和串行I2C接口。如下图所示：

在这里插入图片描述

6. 测量流程

在这里插入图片描述

7. 工作模式

它有4钟工作模式，由过采样率（OSRS）表示，其实就是最大转换时间的不同，如

  1. 超低功耗（ultra low power）= 0，最大转换时间为4.5ms;
  2. 标准（standard） = 1，最大转换时间为7.5ms;
  3. 高精度（high）= 2，最大转换时间为13.5ms;
  4. 超高精度（ultra high resolution)）= 3，最大转换时间为25.5ms。

在这里插入图片描述

二、软件

以下代码来自野火–F407_霸天虎开发板。

1.初始化

BMP180的从机地址为0x77

在这里插入图片描述

示例代码如下：

#define BMP180_I2C_ADDR          0x77
#define BMP180_PROM_START__ADDR  0xaa
#define BMP180_PROM_DATA__LEN    22/*** @brief	初始化，获取校准参数			* @note		在第一次转换前要先调用这个函数，然后用于真实值计算*/
static void bmp180Init(void)
{uint8_t data[22];		/*	从器件中读取22个校准数据	*/i2cRead(BMP180_I2C_ADDR, BMP180_PROM_START__ADDR, BMP180_PROM_DATA__LEN, data);/*parameters AC1-AC6*/calParam.ac1 = (data[0] << 8) | data[1];calParam.ac2 = (data[2] << 8) | data[3];calParam.ac3 = (data[4] << 8) | data[5];calParam.ac4 = (data[6] << 8) | data[7];calParam.ac5 = (data[8] << 8) | data[9];calParam.ac6 = (data[10] << 8) | data[11];/*parameters B1,B2*/calParam.b1 = (data[12] << 8) | data[13];calParam.b2 = (data[14] << 8) | data[15];/*parameters MB,MC,MD*/calParam.mb = (data[16] << 8) | data[17];calParam.mc = (data[18] << 8) | data[19];calParam.md = (data[20] << 8) | data[21];
}

2.获取原始温度

要获得温度数据，必须先向控制寄存器（地址0xF4）写0x2E，然后等待至少4.5ms，才可以从地址0xF6和0xF7读取十六位的温度数据。

在这里插入图片描述

#define BMP180_I2C_ADDR           0x77
#define BMP180_T_MEASURE          0x2E                // temperature measurent 
#define BMP180_CTRL_MEAS_REG      0xF4
#define BMP180_ADC_OUT_MSB_REG    0xF6/*** @brief	获取未偏移的原始温度数据，需要等待4.5ms才转换完成		* @note		本函数要被循环调用*					用到了systick的millis函数获取时间。	*	@retval convDone:		ture:转换完成			_FAIL:转换未完成*/
static uint8_t bmp180GetUT(void)
{uint8_t data[2]; static uint8_t convDone = _FAIL;	//静态变量，用于标志是否转换完成static uint32_t convTime=0;		//静态变量，用于记录开始转换用了多长时间		if(convTime==0)								//第一次调用本函数{		convDone = _FAIL;						//重置标志位		i2cWrite(BMP180_I2C_ADDR, BMP180_CTRL_MEAS_REG, BMP180_T_MEASURE);		//控制开始转换温度convTime= millis();					//记录开始转换时刻}	if((millis()-convTime) > 5)		//温度转换需要4.5ms	{i2cRead(BMP180_I2C_ADDR, BMP180_ADC_OUT_MSB_REG, 2, data);						//读取温度转换的数据bmp180Val.ut = (data[0] << 8) | data[1];																	//温度数据格式convDone 	= _SUCCESS;						//转换完成标志convTime	= 0;							//重置转换时间}return convDone;
}

3.获取真实温度

在这里插入图片描述

 /*** @brief	计算真实温度值		* @note		datasheet有公式* @param	ut：未偏移的原始温度数据，由bmp180_get_ut	函数得到	* @retval	temperature：真实的温度值，单位：0.1摄氏度*/
static void bmp180CalTemperature(void)
{int16_t temperature;int32_t x1, x2;/*	根据转换公式计算参数	*/x1 = (((int32_t) bmp180Val.ut - (int32_t) calParam.ac6) * (int32_t) calParam.ac5) >> 15;x2 = ((int32_t) calParam.mc << 11) / (x1 + calParam.md);bmp180Val.paramB5 = x1 + x2;/*	计算真实温度值	*/temperature = (( bmp180Val.paramB5 + 8) >> 4);  // 温度值单位： 0.1 Cbmp180Val.temperature = temperature; //计算完才赋值，减少上层函数调用get时，交给上层中间数据的概率
}

4.获取原始气压

要获得气压数据，必须先向控制寄存器（地址0xF4）写0x34（0x74、0xB4、0xF4），然后等待至少4.5ms，才可以从地址0xF6和0xF6读取16位的气压数据。
在这里插入图片描述

#define BMP180_I2C_ADDR           0x77
#define BMP180_P_MEASURE          0x34                // pressure measurement
#define BMP180_CTRL_MEAS_REG      0xF4
#define BMP180_ADC_OUT_MSB_REG    0xF6/*** @brief	获取未偏移的原始压力数据* @note		获取压力前调用，等待时间：*					模式0，4.5ms 模式1，7.5ms	模式2，13.5ms 模式3，25.5ms	*					用到了systick的millis函数获取时间。*					本函数要被循环调用*	@retval convDone:		ture:转换完成			_FAIL:转换未完成*/
static uint8_t bmp180GetUP(void)
{uint8_t data[3]; //uint8_t ctrl=0x0f;static uint8_t convDone = _FAIL;	//静态变量，用于标志是否转换完成static uint32_t convTime = 0;		//静态变量，用于记录开始转换用了多长时间		if(convTime == 0)								//第一次调用本函数{		convDone = _FAIL;						//重置标志位	BMP180_CTRL_MEAS_REG	i2cWrite(BMP180_I2C_ADDR,BMP180_CTRL_MEAS_REG ,(BMP180_P_MEASURE + (OSS<< 6)));	//开始压力转换convTime = millis();					//记录开始转换时刻}if((millis()-convTime) > OSS_TIME)		//判断是否转换完成{i2cRead(BMP180_I2C_ADDR, BMP180_ADC_OUT_MSB_REG, 3, data);bmp180Val.up = (((uint32_t) data[0] << 16) | ((uint32_t) data[1] << 8) | (uint32_t) data[2]) >> (8 - OSS);convDone 	= _SUCCESS;						//转换完成标志convTime	= 0;							//重置转换时间}	return convDone;
}

5.获取真实气压

在这里插入图片描述

 /*** @brief	计算真实压力数据		* @note		datasheet有公式	* @param	up：未偏移的原始压力数据，由bmp180GetUp函数得到* @retval	pressure：真实的压力值，单位：Pa*/
static void bmp180CalPressure(void)
{int32_t  pressure,x1, x2, x3, b3, b6;uint32_t b4, b7;/*	根据公式计算参数	*/b6 = bmp180Val.paramB5 - 4000;// *****calculate B3************x1 = (b6 * b6) >> 12;x1 *= calParam.b2;x1 >>= 11;x2 = (calParam.ac2 * b6);x2 >>= 11;x3 = x1 + x2;b3 = (((((int32_t)calParam.ac1) * 4 + x3) << OSS) + 2) >> 2;// *****calculate B4************x1 = (calParam.ac3 * b6) >> 13;x2 = (calParam.b1 * ((b6 * b6) >> 12) ) >> 16;x3 = ((x1 + x2) + 2) >> 2;b4 = (calParam.ac4 * (uint32_t) (x3 + 32768)) >> 15;b7 = ((uint32_t)(bmp180Val.up - b3) * (50000 >> OSS));if (b7 < 0x80000000) {pressure = (b7 << 1) / b4;}else { pressure = (b7 / b4) << 1;}x1 = pressure >> 8;x1 *= x1;x1 = (x1 * SMD500_PARAM_MG) >> 16;x2 = (pressure * SMD500_PARAM_MH) >> 16;/*	计算真实压力值	*/pressure += (x1 + x2 + SMD500_PARAM_MI) >> 4;   // 压力值单位： Pabmp180Val.pressure = pressure; //计算完才赋值，减少错误地把中间数据交给上层的概率 （上层使用get函数获取数据）
}

6.海拔高度的换算

BMP180传感器提供温度和压力的绝对测量值，但不提供海拔高度的直接输出。

由于大气压力随高度升高而降低。

在这里插入图片描述
由上图我们可知，气压与海平面的高度具有近似线性的反比，因此如果我们测量了某地的气压，我们可以使用简单的数学运算从海平面计算海拔高度。

 /*** @brief		更新气压、温度计数据	* @note			本函数要被循环调用,整个转换时间30ms* @param		tempData,温度数据指针，若数据更新了，本函数会把tempData的isNew标志置1* @retval	*/
static void bmp180TempUpdate(SENSOR_DATA_T *tempData)
{static uint8_t state = 0;isNew = tempData ->isNew;			//isNew静态变量用来同步tempData的isNew变量//isNew静态变量同步得的信息在后面会在presUpdate和altiUpdate函数使用	switch(state){case 0:if(bmp180GetUT() == _SUCCESS)		//温度转换state++;						//温度转换完成，进入压力转换状态break;					case 1:if(bmp180GetUP() == _SUCCESS)		//压力转换state++;						//压力转换完成，开始真实值计算break;					case 2:bmp180CalTemperature();			//真实值计算bmp180CalPressure();bmp180Val.altitude = (1.0f - pow(bmp180Val.pressure / 101325.0f, 0.190295f)) * 44330.0f; //根据压力值计算海拔高度公式由datasheet而来，	单位为：米																																																	      //公式中的1hPa=0.01Pa,由传感器算出的压力值单位为Pa，代码这里在使用datasheet的公式时化了单位	tempData->isNew = isNew = _SUCCESS ;	//更新数据状态state = 0;				break;}
}

通过当地的气象服务中可以得到海平面压力P0，利用传感器读取的压力P和该海平面压力P0的值，通过上面的公式可以计算传感器所在位置的高度。

注意：海平面压力P0的值不是固定的，跟所属区域及环境温度和天气情况的变化而变化。

三、总结

今天主要讲了气压传感器BMP180的简单应用。

感谢你的观看！

在这里插入图片描述

这篇关于气压传感器BMP180的简单应用的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/834109。

相关文章

分布式锁在Spring Boot应用中的实现过程

分布式锁在Spring Boot应用中的实现过程

《分布式锁在SpringBoot应用中的实现过程》文章介绍在SpringBoot中通过自定义Lock注解、LockAspect切面和RedisLockUtils工具类实现分布式锁,确保多实例并发操作... 目录Lock注解LockASPect切面RedisLockUtils工具类总结在现代微服务架构中，分布
阅读更多...
Python标准库之数据压缩和存档的应用详解

Python标准库之数据压缩和存档的应用详解

《Python标准库之数据压缩和存档的应用详解》在数据处理与存储领域,压缩和存档是提升效率的关键技术,Python标准库提供了一套完整的工具链,下面小编就来和大家简单介绍一下吧... 目录一、核心模块架构与设计哲学二、关键模块深度解析1.tarfile：专业级归档工具2.zipfile：跨平台归档首选3.
阅读更多...
使用IDEA部署Docker应用指南分享

使用IDEA部署Docker应用指南分享

《使用IDEA部署Docker应用指南分享》本文介绍了使用IDEA部署Docker应用的四步流程：创建Dockerfile、配置IDEADocker连接、设置运行调试环境、构建运行镜像,并强调需准备本... 目录一、创建 dockerfile 配置文件二、配置 IDEA 的 Docker 连接三、配置 Do
阅读更多...
深入浅出SpringBoot WebSocket构建实时应用全面指南

深入浅出SpringBoot WebSocket构建实时应用全面指南

《深入浅出SpringBootWebSocket构建实时应用全面指南》WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议,这篇文章主要为大家详细介绍了SpringBoot如何集成WebS... 目录前言为什么需要 WebSocketWebSocket 是什么Spring Boot 如何简化 We
阅读更多...
Java Stream流之GroupBy的用法及应用场景

Java Stream流之GroupBy的用法及应用场景

《JavaStream流之GroupBy的用法及应用场景》本教程将详细介绍如何在Java中使用Stream流的groupby方法,包括基本用法和一些常见的实际应用场景,感兴趣的朋友一起看看吧... 目录Java Stream流之GroupBy的用法1. 前言2. 基础概念什么是 GroupBy？Stream
阅读更多...
python中列表应用和扩展性实用详解

python中列表应用和扩展性实用详解

《python中列表应用和扩展性实用详解》文章介绍了Python列表的核心特性：有序数据集合,用[]定义,元素类型可不同,支持迭代、循环、切片,可执行增删改查、排序、推导式及嵌套操作,是常用的数据处理... 目录1、列表定义2、格式3、列表是可迭代对象4、列表的常见操作总结1、列表定义是处理一组有序项目的
阅读更多...
C#中的Converter的具体应用

C#中的Converter的具体应用

《C#中的Converter的具体应用》C#中的Converter提供了一种灵活的类型转换机制,本文详细介绍了Converter的基本概念、使用场景,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下... 目录Converter的基本概念1. Converter委托2. 使用场景布尔型转换示例示例1：简单的字符串到
阅读更多...
Spring Boot Actuator应用监控与管理的详细步骤

Spring Boot Actuator应用监控与管理的详细步骤

《SpringBootActuator应用监控与管理的详细步骤》SpringBootActuator是SpringBoot的监控工具,提供健康检查、性能指标、日志管理等核心功能,支持自定义和扩展端... 目录一、 Spring Boot Actuator 概述二、 集成 Spring Boot Actuat
阅读更多...
PyTorch中的词嵌入层(nn.Embedding)详解与实战应用示例

PyTorch中的词嵌入层(nn.Embedding)详解与实战应用示例

《PyTorch中的词嵌入层(nn.Embedding)详解与实战应用示例》词嵌入解决NLP维度灾难,捕捉语义关系,PyTorch的nn.Embedding模块提供灵活实现,支持参数配置、预训练及变长... 目录一、词嵌入(Word Embedding)简介为什么需要词嵌入？二、PyTorch中的nn.Em
阅读更多...
Java中使用 @Builder 注解的简单示例

Java中使用 @Builder 注解的简单示例

《Java中使用@Builder注解的简单示例》@Builder简化构建但存在复杂性,需配合其他注解,导致可变性、抽象类型处理难题,链式编程非最佳实践,适合长期对象,避免与@Data混用,改用@G... 目录一、案例二、不足之处大多数同学使用 @Builder 无非就是为了链式编程，然而 @Builder
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2