步驟1：設(shè)備背后的理論

我們生活在空氣的海底。這里的壓力約為1020hPa（百帕斯卡），因?yàn)榭諝庵诖诵纬傻目臻g重量約為每平方厘米1千克。

水的密度要高得多，因?yàn)?升空氣重約1.2克，1升水1千克，即約800倍。因此，當(dāng)每8米高度的氣壓下降約1hPa時(shí)，水面下每厘米的壓力增益為1hPa。在約10米的深度，壓力為2000hPa，或兩個(gè)大氣壓。

此處使用的壓力傳感器的測(cè)量范圍介于750和1500 hPa之間，分辨率約為1 hPa。這意味著我們可以在大約1厘米的分辨率下測(cè)量高達(dá)5米的深度。

該設(shè)備將是Boyle Marriotte型深度計(jì)。它的組裝非常簡(jiǎn)單，將在后面的步驟中介紹。傳感器使用I2C協(xié)議，因此micro：bit的邊緣連接器非常方便。最關(guān)鍵的部分是防水袋，因?yàn)槿魏螡穸榷紩?huì)損壞微型鉆頭，傳感器或電池。由于一些空氣將被困在袋內(nèi)，增加重量有助于補(bǔ)償浮力。

步驟2：使用設(shè)備

腳本，詳細(xì)信息如圖所示在后面的步驟中，是我之前為壓力計(jì)開(kāi)發(fā)的腳本的變體。要測(cè)試設(shè)備，您可以使用那里描述的簡(jiǎn)單壓力室。

對(duì)于潛水目的，它顯示以壓力測(cè)量計(jì)算的深度，以20 cm步長(zhǎng)的條形圖或根據(jù)要求以數(shù)字顯示。

使用微型按鈕A ：位，您將當(dāng)前壓力設(shè)置為參考?jí)毫χ?。要確認(rèn)輸入，矩陣會(huì)閃爍一次。

您可以使用它來(lái)查看潛水的深度，或記錄您潛水的深度。

在第一種情況下，將當(dāng)前的外部氣壓設(shè)置為參考。在第二種情況下，將壓力設(shè)置在最深處，作為壓力參考，然后可以顯示當(dāng)您回到地面時(shí)的深度。

按鈕B顯示根據(jù)壓差計(jì)算的深度，以米為單位的數(shù)值。

第3步：所需材料

微觀(guān)：位。例如。 Pimoroni UK/DE以13英鎊/16歐元計(jì)算。

邊緣連接器（Kitronic或Pimoroni），5英鎊。我使用了Kitronic版本。

BMP/BME280傳感器。我使用Banggood的BMP280傳感器，三個(gè)單元4.33歐元。

連接傳感器和邊緣連接器的跳線(xiàn)。

上面邊緣連接器/傳感器組合的一個(gè)很好的替代品可能是Pimoroni enviro：bit（現(xiàn)在未經(jīng)測(cè)試，請(qǐng)參見(jiàn)最后一步）。

用于micro：bit的電池組或LiPo。

帶開(kāi)關(guān)的電源線(xiàn)（可選但有幫助） ）。

明確的防水袋。我使用硅膠袋作為手機(jī)和一個(gè)或兩個(gè)小拉鏈袋。

確保材料足夠厚，因此邊緣連接器上的針腳不會(huì)損壞袋子。

一些重量。我使用了用于釣魚(yú)的鉛塊。

Arduino IDE和幾個(gè)庫(kù)。

第4步：匯編

安裝Arduino IDE和所需的庫(kù)。詳細(xì)信息在此處描述。

（MakeCode腳本不需要。）

給定使用Kitronik邊緣連接器，將引腳連接到I2C端口19和20.

這不是必需的用于Pimoroni邊緣連接器。

將傳感器的接頭焊接到傳感器上，并使用跨接電纜連接傳感器和邊緣連接器。

將VCC連接到3V，GND連接到0 V，SCL連接到端口19，SDA連接到端口20.

或者將電纜直接焊接到分支。

通過(guò)USB電纜將micro：bit連接到我們的計(jì)算機(jī)。

打開(kāi)提供的腳本并將其閃存到micro：bit。

使用串行監(jiān)視器或繪圖儀，檢查傳感器是否提供合理的數(shù)據(jù)。

從計(jì)算機(jī)上斷開(kāi)micro：位。

將電池或LiPo連接到micro：位。

按下按鈕B，讀取值

按下按鈕A.

按下按鈕B，讀取數(shù)值。

將設(shè)備放在兩層密封袋中，袋中只留下很少的空氣。

如果放置重物以補(bǔ)償浮力。

檢查一切是否都是水密的。

前往游泳池玩游戲。

第5步：MicroPython腳本

腳本只需從中獲取壓力值傳感器，將其與參考值進(jìn)行比較，然后根據(jù)差值計(jì)算深度。為了將值顯示為條形圖，采用深度值的整數(shù)和余數(shù)部分。第一個(gè)確定線(xiàn)的高度。其余部分分成五個(gè)箱子，它們確定了欄桿的長(zhǎng)度。頂層為0 - 1 m，最低4 - 5 m。

如前所述，按下按鈕A設(shè)置參考?jí)毫?，按鈕B顯示“相對(duì)深度”，以米為單位，顯示為數(shù)值。到目前為止，負(fù)值和正值以相同的方式顯示在LED矩陣上的條形圖。

您可以根據(jù)需要隨意優(yōu)化腳本。您可以取消靜音某些行以在Arduino IDE的串行監(jiān)視器或繪圖儀上顯示值。要模擬該功能，您可以構(gòu)建我在之前的instructable中描述的設(shè)備。

我沒(méi)有寫(xiě)過(guò)讀取傳感器的腳本部分。我不確定來(lái)源，但我要感謝autors。歡迎任何更正或優(yōu)化提示。

#include

#include

Adafruit_Microbit_Matrix microbit;

#define BME280_ADDRESS 0x76

unsigned long int hum_raw，temp_raw，pres_raw;

signed long int t_fine;

uint16_t dig_T1;

int16_t dig_T2;

int16_t dig_T3;

uint16_t dig_P1;

int16_t dig_P2;

int16_t dig_P3;

int16_t dig_P4;

int16_t dig_P5;

int16_t dig_P6;

int16_t dig_P7;

int16_t dig_P8;

int16_t dig_P9;

int8_t dig_H1;

int16_t dig_H2;

int8_t dig_H3;

int16_t dig_H4;

int16_t dig_H5;

int8_t dig_H6;

double press_norm = 1015; // a starting value

double depth; // calculated depth

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

void setup（）

{

uint8_t osrs_t = 1; //Temperature oversampling x 1

uint8_t osrs_p = 1; //Pressure oversampling x 1

uint8_t osrs_h = 1; //Humidity oversampling x 1

uint8_t mode = 3; //Normal mode

uint8_t t_sb = 5; //Tstandby 1000ms

uint8_t filter = 0; //Filter off

uint8_t spi3w_en = 0; //3-wire SPI Disable

uint8_t ctrl_meas_reg = （osrs_t 《《 5） | （osrs_p 《《 2） | mode;

uint8_t config_reg = （t_sb 《《 5） | （filter 《《 2） | spi3w_en;

uint8_t ctrl_hum_reg = osrs_h;

pinMode（PIN_BUTTON_A， INPUT）;

pinMode（PIN_BUTTON_B， INPUT）;

Serial.begin（9600）; // set serial port speed

Serial.print（“Pressure ［hPa］ ”）; // header for serial output

Wire.begin（）;

writeReg（0xF2，ctrl_hum_reg）;

writeReg（0xF4，ctrl_meas_reg）;

writeReg（0xF5，config_reg）;

readTrim（）; //

microbit.begin（）;

// microbit.print（“x”）;

delay （1000）;

}

//---------------------------------------------------------------------------------------------

void loop（）

{

double temp_act = 0.0， press_act = 0.0， hum_act=0.0;

signed long int temp_cal;

unsigned long int press_cal， hum_cal;

int N;

int M;

double press_delta; // relative pressure

int depth_m; // depth in meters， integer part

double depth_cm; // remainder in cm

readData（）;

// temp_cal = calibration_T（temp_raw）;

press_cal = calibration_P（pres_raw）;

// hum_cal = calibration_H（hum_raw）;

// temp_act = （double）temp_cal / 100.0;

press_act = （double）press_cal / 100.0;

// hum_act = （double）hum_cal / 1024.0;

microbit.clear（）; //reset LED matrix

// Button A sets actual value as reference （P zero）

// Button B display current value as depth in meters （calculated from pressure difference）

if （！ digitalRead（PIN_BUTTON_A）） {

// set normal air pressure as zero

press_norm = press_act;

// microbit.print（“P0： ”）;

// microbit.print（press_norm，0）;

// microbit.print（“ hPa”）;

microbit.fillScreen（LED_ON）; // blink once to confirm

delay （100）;

}else if （！ digitalRead（PIN_BUTTON_B）） {

// display depth in meters

microbit.print（depth，2）;

microbit.print（“m”）;

// Serial.println（“”）;

}else{

// calculate depth from pressure difference

press_delta = （press_act - press_norm）; // calculate relative pressure

depth = （press_delta/100）; // depth in meters

depth_m = int（abs（depth））; // depth im meters

depth_cm = （abs（depth） - depth_m）; // remainder

/* // used for development

Serial.println（depth）;

Serial.println（depth_m ）;

Serial.println（depth_cm）;

*/

// Steps for bargraph

if （depth_cm 》 0.8）{ // set length of bars

（N=4）;

} else if （depth_cm 》 0.6）{

（N=3）;

} else if （depth_cm 》 0.4）{

（N=2）;

} else if （depth_cm 》 0.2）{

（N=1）;

} else {

（N=0）;

} if （depth_m == 4）{ // set level == meter

（M=4）;

} else if （depth_m == 3）{

（M=3）;

} else if （depth_m == 2）{

（M=2）;

} else if （depth_m == 1）{

（M=1）;

} else {

（M=0）; // upper row

}

/* // used for development purposes

Serial.print（“m： ”）;

Serial.println（depth_m）;

Serial.print（“cm： ”）;

Serial.println（depth_cm）;

Serial.print（“M： ”）; Serial.println（M）; // for development purposes

Serial.print（“N： ”）; Serial.println（N）; // for development purposes

delay（500）;

*/

// draw bargraph

microbit.drawLine（0， M， N， M， LED_ON）;

} // send value to serial port for plotter

Serial.print（press_delta）;

// draw indicator lines and fix displayed range

Serial.print（“ ”）; Serial.print（0）;

Serial.print（“ ”）; Serial.print（-500）;

Serial.print（“ ”）; Serial.println（500）;

delay（500）; // Measure twice a second

}

//-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

// the following is required for the bmp/bme280 sensor，keep as it is

void readTrim（）

{

uint8_t data［32］，i=0; // Fix 2014/04/06

Wire.beginTransmission（BME280_ADDRESS）;

Wire.write（0x88）;

Wire.endTransmission（）;

Wire.requestFrom（BME280_ADDRESS，24）; // Fix 2014/04/06

while（Wire.available（））{

data［i］ = Wire.read（）;

i++;

}

Wire.beginTransmission（BME280_ADDRESS）; // Add 2014/04/06

Wire.write（0xA1）; // Add 2014/04/06

Wire.endTransmission（）; // Add 2014/04/06

Wire.requestFrom（BME280_ADDRESS，1）; // Add 2014/04/06

data［i］ = Wire.read（）; // Add 2014/04/06

i++; // Add 2014/04/06

Wire.beginTransmission（BME280_ADDRESS）;

Wire.write（0xE1）;

Wire.endTransmission（）;

Wire.requestFrom（BME280_ADDRESS，7）; // Fix 2014/04/06

while（Wire.available（））{

data［i］ = Wire.read（）;

i++;

}

dig_T1 = （data［1］ 《《 8） | data［0］;

dig_P1 = （data［7］ 《《 8） | data［6］;

dig_P2 = （data［9］ 《《 8） | data［8］;

dig_P3 = （data［11］《《 8） | data［10］;

dig_P4 = （data［13］《《 8） | data［12］;

dig_P5 = （data［15］《《 8） | data［14］;

dig_P6 = （data［17］《《 8） | data［16］;

dig_P7 = （data［19］《《 8） | data［18］;

dig_T2 = （data［3］ 《《 8） | data［2］;

dig_T3 = （data［5］ 《《 8） | data［4］;

dig_P8 = （data［21］《《 8） | data［20］;

dig_P9 = （data［23］《《 8） | data［22］;

dig_H1 = data［24］;

dig_H2 = （data［26］《《 8） | data［25］;

dig_H3 = data［27］;

dig_H4 = （data［28］《《 4） | （0x0F & data［29］）;

dig_H5 = （data［30］ 《《 4） | （（data［29］ 》》 4） & 0x0F）; // Fix 2014/04/06

dig_H6 = data［31］; // Fix 2014/04/06

}

void writeReg（uint8_t reg_address， uint8_t data）

{

Wire.beginTransmission（BME280_ADDRESS）;

Wire.write（reg_address）;

Wire.write（data）;

Wire.endTransmission（）;

}

void readData（）

{

int i = 0;

uint32_t data［8］;

Wire.beginTransmission（BME280_ADDRESS）;

Wire.write（0xF7）;

Wire.endTransmission（）;

Wire.requestFrom（BME280_ADDRESS，8）;

while（Wire.available（））{

data［i］ = Wire.read（）;

i++;

}

pres_raw = （data［0］ 《《 12） | （data［1］ 《《 4） | （data［2］ 》》 4）;

temp_raw = （data［3］ 《《 12） | （data［4］ 《《 4） | （data［5］ 》》 4）;

hum_raw = （data［6］ 《《 8） | data［7］;

}

signed long int calibration_T（signed long int adc_T）

{

signed long int var1， var2， T;

var1 = （（（（adc_T 》》 3） - （（signed long int）dig_T1《《1））） * （（signed long int）dig_T2）） 》》 11;

var2 = （（（（（adc_T 》》 4） - （（signed long int）dig_T1）） * （（adc_T》》4） - （（signed long int）dig_T1））） 》》 12） * （（signed long int）dig_T3）） 》》 14;

t_fine = var1 + var2;

T = （t_fine * 5 + 128） 》》 8;

return T;

}

unsigned long int calibration_P（signed long int adc_P）

{

signed long int var1， var2;

unsigned long int P;

var1 = （（（signed long int）t_fine）》》1） - （signed long int）64000;

var2 = （（（var1》》2） * （var1》》2）） 》》 11） * （（signed long int）dig_P6）;

var2 = var2 + （（var1*（（signed long int）dig_P5））《《1）;

var2 = （var2》》2）+（（（signed long int）dig_P4）《《16）;

var1 = （（（dig_P3 * （（（var1》》2）*（var1》》2）） 》》 13）） 》》3） + （（（（signed long int）dig_P2） * var1）》》1））》》18;

var1 = （（（（32768+var1））*（（signed long int）dig_P1））》》15）;

if （var1 == 0）

{

return 0;

}

P = （（（unsigned long int）（（（signed long int）1048576）-adc_P）-（var2》》12）））*3125;

if（P《0x80000000）

{

P = （P 《《 1） / （（unsigned long int） var1）;

}

else

{

P = （P / （unsigned long int）var1） * 2;

}

var1 = （（（signed long int）dig_P9） * （（signed long int）（（（P》》3） * （P》》3））》》13）））》》12;

var2 = （（（signed long int）（P》》2）） * （（signed long int）dig_P8））》》13;

P = （unsigned long int）（（signed long int）P + （（var1 + var2 + dig_P7） 》》 4））;

return P;

}

unsigned long int calibration_H（signed long int adc_H）

{

signed long int v_x1;

v_x1 = （t_fine - （（signed long int）76800））;

v_x1 = （（（（（adc_H 《《 14） -（（（signed long int）dig_H4） 《《 20） - （（（signed long int）dig_H5） * v_x1）） +

（（signed long int）16384）） 》》 15） * （（（（（（（v_x1 * （（signed long int）dig_H6）） 》》 10） *

（（（v_x1 * （（signed long int）dig_H3）） 》》 11） + （（signed long int） 32768））） 》》 10） + （（ signed long int）2097152）） *

（（signed long int） dig_H2） + 8192） 》》 14））;

v_x1 = （v_x1 - （（（（（v_x1 》》 15） * （v_x1 》》 15）） 》》 7） * （（signed long int）dig_H1）） 》》 4））;

v_x1 = （v_x1 《 0 ？ 0 ： v_x1）;

v_x1 = （v_x1 》 419430400 ？ 419430400 ： v_x1）;

return （unsigned long int）（v_x1 》》 12）;

步驟6：主要簡(jiǎn)化：MakeCode/JavaScript代碼

2018年5月，Pimoroni發(fā)布了enviro：bit，它帶有BME280壓力/濕度/溫度傳感器，TCS3472光和顏色傳感器以及MEMS麥克風(fēng)。此外，他們還為MakeCode編輯器提供了一個(gè)JavaScript庫(kù)，為這些傳感器提供了一個(gè)MicroPython庫(kù)。

我一直在使用他們的MakeCode庫(kù)為我的設(shè)備開(kāi)發(fā)腳本。附上你找到相應(yīng)的十六進(jìn)制文件，你可以直接復(fù)制到你的micro：bit。

下面你會(huì)找到相應(yīng)的JavaScript代碼。池中的測(cè)試與早期版本的腳本運(yùn)行良好，所以我認(rèn)為它們也可以正常工作。除了基本的條形圖版本外，還有一個(gè)十字準(zhǔn)線(xiàn)版本（X）和一個(gè)L版本，旨在使閱讀更容易，特別是在光線(xiàn)不足的情況下。選擇你喜歡的那個(gè)。

let Column = 0

let Meter = 0

let remain = 0

let Row = 0

let Delta = 0

let Ref = 0

let Is = 0

Is = 1012

basic.showLeds（`

# # # # #

# 。 . 。 #

# 。 # 。 #

# 。 . 。 #

# # # # #

`）

Ref = 1180

basic.clearScreen（）

basic.forever（（） =》 {

basic.clearScreen（）

if （input.buttonIsPressed（Button.A）） {

Ref = envirobit.getPressure（）

basic.showLeds（`

# 。 # 。 #

。 # 。 # 。

# # # # #

。 # 。 # 。

# 。 # 。 #

`）

basic.pause（1000）

} else if （input.buttonIsPressed（Button.B）） {

basic.showString（“” + Row + “?！?+ remain + “ m”）

basic.pause（200）

basic.clearScreen（）

} else {

Is = envirobit.getPressure（）

Delta = Is - Ref

Meter = Math.abs（Delta）

if （Meter 》= 400） {

Row = 4

} else if （Meter 》= 300） {

Row = 3

} else if （Meter 》= 200） {

Row = 2

} else if （Meter 》= 100） {

Row = 1

} else {

Row = 0

}

remain = Meter - Row * 100

if （remain 》= 80） {

Column = 4

} else if （remain 》= 60） {

Column = 3

} else if （remain 》= 40） {

Column = 2

} else if （remain 》= 20） {

Column = 1

} else {

Column = 0

}

for （let ColA = 0; ColA 《= Column; ColA++） {

led.plot（ColA， Row）

}

basic.pause（500）

}

}）

第7步：Enviro：位版本

與此同時(shí)，我收到了enviro：bit（20 GBP）和power：bit（6 GBP），來(lái)自Pimoroni。

如前所述，enviro：bit配有BME280壓力，濕度和溫度傳感器，還有光和顏色傳感器（參見(jiàn)此處的應(yīng)用）和MEMS麥克風(fēng)。

power：bit是一個(gè)很好的解決方案，可以為micro：bit供電，并帶有一個(gè)開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)。

最棒的是它只是點(diǎn)擊和使用，沒(méi)有焊接，電纜，面包板。

將enviro：bit添加到micro：bit，將代碼加載到micro：bit，使用它。

在這種情況下，我使用micro，power和enviro：bit，將它們放在一個(gè)Ziploc包中，放在一個(gè)透明的防水塑料袋中，用于手機(jī)，準(zhǔn)備就緒。一個(gè)非常快速和整潔的解決方案?？磮D片。開(kāi)關(guān)足夠大，可以通過(guò)保護(hù)層使用。

它已經(jīng)在水中進(jìn)行了測(cè)試，運(yùn)行良好。在約1.8米的深度處，測(cè)量值約為1.7米。對(duì)于快速廉價(jià)的解決方案來(lái)說(shuō)并不算太糟糕，但遠(yuǎn)非完美。調(diào)整需要一段時(shí)間，因此您可能需要在一定深度停留約10-15秒。

步驟8：電纜和傳感器探頭版本

這實(shí)際上是第一個(gè)想法a。用于微型：位深度計(jì)，最后要構(gòu)建。

在這里，我將BMP280傳感器焊接到5米長(zhǎng)的4線(xiàn)電纜上，并在另一端放置了母跳線(xiàn)。

為了保護(hù)傳感器免受水的侵害，電纜穿過(guò)用過(guò)的葡萄酒軟木塞。軟木塞的末端用熱膠密封。在我將兩個(gè)切口切入軟木塞之前，兩者都在它周?chē)?。然后我將傳感器裝入海綿球中，在其周?chē)胖靡粋€(gè)氣球，并將氣球的末端固定在軟木塞上（下切口）。然后我將3個(gè)40克的鉛塊放入第二個(gè)氣球中，將其包裹在第一個(gè)氣囊周?chē)?，將重物放在外?cè)，并將氣球的末端固定在第二個(gè)凹口處。從第二個(gè)氣球中取出空氣，然后用膠帶固定所有東西。查看圖片，可能會(huì)有更詳細(xì)的圖片。

通過(guò)邊緣連接器將跳線(xiàn)連接到micro：bit，打開(kāi)設(shè)備并設(shè)置參考?jí)毫?。然后將傳感器頭緩慢釋放到水池底部（10米跳塔，深約4.5米）。

結(jié)果：

令我驚訝的是，即使使用這根長(zhǎng)電纜也能正常工作。另一方面，但毫不奇怪，在較高壓力下測(cè)量誤差似乎變得更大，據(jù)報(bào)道估計(jì)深度為4米，約為3米。

潛在的應(yīng)用程序：

通過(guò)一些錯(cuò)誤修正，該設(shè)備可用于測(cè)量深度約為4米。

與Arduino或Raspberry Pi配合使用，可用于測(cè)量和控制水池或水箱的灌裝點(diǎn)，例如：如果水位高于或低于某些閾值，則發(fā)出警告。