【ESP32 C++教程】Unit4-2 模拟量传感器
模拟量传感器的测量数据一般为连续性的度量值，如温度值、电位器阻值、陀螺仪的加速度值等，需要使用AnalogRead函数或特定的驱动库来读取。
下面用两个例子来讲解模拟量传感器的使用
从 https://gitee.com/billyzh/esp32-cpp-lesson 下载本教程的源码到本地硬盘文件夹，如d:\esp32-cpp-lesson
在VSCode中，选择【文件】->【打开文件夹...】选择上一步保存的文件夹打开
示例1：用电位器控制LED亮度
旋转电位计实际上就是可变电阻器，由于它在电路中的作用是获得与输入电压(外加电压)成一定 关系得输出电压，因此称之为电位计。
打开项目后，选择config.h文件，修改第10行为
#define APP_LESSON42_A 1
打开unit4-lesson42a/board_config文件，设置REG LED和电位器使用的引脚，
#define RGB_LED_R_PIN GPIO_NUM_32
#define RGB_LED_G_PIN GPIO_NUM_23
#define RGB_LED_B_PIN GPIO_NUM_33
#define POTENTIOMETER_PIN GPIO_NUM_36
并配置使用RGB LED
#define CONFIG_USE_LED_RGB 1
创建传感器实例，代码如下（unit4-lesson42a/my_board.cpp）：
MyBoard::MyBoard() : Board() {
Log::Info(TAG, "===== Create Board ...... =====");
Log::Info(TAG, "initial led.");
led_ = new RgbLed(RGB_LED_R_PIN, RGB_LED_G_PIN, RGB_LED_B_PIN, false);
Log::Info(TAG, "initial sensor.");
std::shared_ptr<AnalogSensor> sensor_ptr = std::make_shared<AnalogSensor>(kPotentiometer, POTENTIOMETER_PIN);
AddSensor(sensor_ptr);
Log::Info( TAG, "===== Board config completed. =====");
}程序解读
1. 本例使用的电位器为模拟量传感器，这里使用AnalogSensor类构造，并使用智能指针保存，第1个参数为名称，第2个参数为引脚；
2. 在Board类中有一个集合(map)用于保存传感器实例指针，通过AddSensor方法将指针放入集合中，可通过名称来获取对应实例指针；
调节LED亮度
闪烁代码如下（unit4-lesson42a/my_application.cpp）：
void MyApplication::OnInit() {
Log::Info(TAG, "Initial.");
// 启动传感器收集数据
std::shared_ptr<Sensor> sensor_ptr = Board::GetInstance().GetSensor(kPotentiometer);
sensor_ptr->Start(100);
}
void MyApplication::OnLoop() {
Led *led = Board::GetInstance().GetLed();
if (value_ == 0) {
led->TurnOff();
} else {
led->SetColor(value_, 0, 0);
led->TurnOn();
}
delay(100);
}
bool MyApplication::OnSensorDataEvent(const std::string& sensor_name, const SensorValue& value) {
// 处理传感器数据
if (sensor_name == kPotentiometer) {
// 电位器的值范围为：0-4095，一般使用map函数进行转换
int new_value = map(value.intValue(), 0, 4095, 0, 255);
if (new_value != value_) {
Log::Info(TAG, "new value: %d", new_value);
value_ = new_value;
}
return true;
}
return Application::OnSensorDataEvent(sensor_name, value);
}程序解读
1. 在OnInit方法中使用Board类的GetSensor方法取得传感器智能指针，然后调用Start方法启动传感器数据获取，参数是数据获取间隔时间（单位ms）；
2. 在OnLoop方法中检测value_的值，若大于0，则点亮LED，否则熄灭。value_是MyApplication类的一个私有变量，用于保存电位器的值。使用了volatile定义，防止编译器优化变量访问，确保每次读写都直接操作内存；
3. 重载Application类的OnSensorDataEvent方法实现业务，这里根据传感器的值来设置value_变量，；
编译项目并上传开发板检验
map函数
map函数是Arduino自带的值区间映射函数，实际就是一个按比例缩小或放大区间值的函数。
上例中，从电位器获取的值是一个0~4095之间的值，而对于LED亮度，允许范围是0~255，
故使用map(val, 0, 4095, 0, 255)转换即可得到。
若要将电位器用于音量调节，希望一个0~100之间的值，可以使用map(0, 4095, 0, 100)来映射。
另外，反向映射也是可以的，如map(val, 0, 4095, 255, 0)将0~4095之间的值转换为255~0之间的值。
示例2：使用温湿度传感器
DHT11数字温度 - 湿度传感器是一种包含校准数字信号输出的复合传感器。
打开项目后，选择config.h文件，修改第10行为
#define APP_LESSON42_B 1
打开unit4-lesson42b/board_config文件，设置传感器使用的引脚，
#define DHT11_PIN GPIO_NUM_25
创建传感器实例，代码如下（unit4-lesson42b/my_board.cpp）：
MyBoard::MyBoard() : Board() {
Log::Info(TAG, "===== Create Board ...... =====");
Log::Info(TAG, "initial led.");
led_ = new GpioLed(BUILTIN_LED_PIN, false);
Log::Info(TAG, "initial sensor.");
std::shared_ptr<Dht11Sensor> dht11_ptr = std::make_shared<Dht11Sensor>(kDht11, DHT11_PIN);
AddSensor(dht11_ptr);
Log::Info( TAG, "===== Board config completed. =====");
}程序解读
本例使用的Dht11传感器使用了特定协议来传送数据，故需要自定义传感器类来实现数据获取。
Dht11传感器类，代码如下（unit4-lesson42b/dht11_sensor.h）：
class Dht11Sensor : public Sensor {
public:
Dht11Sensor(const std::string& name, gpio_num_t pin) : Sensor(name) {
dht_ = new DHT(pin, DHT11);
dht_->begin();
}
bool ReadValue(SensorValue *value) override {
float shidu = dht_->readHumidity();
float wendu = dht_->readTemperature();
std::vector<float> list;
list.push_back(wendu);
list.push_back(shidu);
value->setFloatList(list);
return true;
}
private:
DHT* dht_;
};程序解读
1.Dht11Sensor类继承Sensor类，内部采用第三方DHT库读取数据，使用前请自行安装DHT库： https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library
2.在构造函数中创建DHT实例并指定芯片类型，然后开始测量温湿度，这个三方库支持DHT11，DHT22等温湿度传感器
3.在重载在ReadValue方法里，获取温度、湿度数据填充到SensorValue实例中，这里使用的是float向量列表来保存数据
在传感器的数据非单个数字量或模拟量时，一般可以参考Dht11Sensor类这样来自定义实现传感器类。
显示温度、湿度数据，代码如下（unit4-lesson42b/my_application.cpp）：
void MyApplication::OnInit() {
// 启动传感器收集数据
std::shared_ptr<Sensor> dht11_ptr = Board::GetInstance().GetSensor(kDht11);
if (dht11_ptr!=nullptr) {
dht11_ptr->Start(180000);
}
}
bool MyApplication::OnSensorDataEvent(const std::string& sensor_name, const SensorValue& value) {
// 处理传感器数据
if (sensor_name == kDht11) {
float weidu = value.floatList().at(0);
float shidu = value.floatList().at(1);
Log::Info(TAG, "温度：%.1f, 湿度：%.1f", weidu, shidu);
// 其他显示操作
return true;
}
return Application::OnSensorDataEvent(sensor_name, value);
}程序解读
1.在OnInit方法中启动传感器数据采集；
2.在OnSensorDataEvent中处理传感器数据，这里使用Log::Info输出到串口
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