【自造DIARY】micro:bit 空氣盒子製作教學（下篇）

Posted By CIRCUS Pi on 6 月 17, 2019 in 創客萊吧MakerLab, 教學文, 物聯網 | 0 comments

作者：創客萊吧 MakerLab

在上篇中曾介紹過如何撰寫空氣盒子的基本感測器讀取與顯示程式，這篇會再進一步教大家，如何使用 PMS3003 與 ESP-12F 的低功耗模式，讓空氣小屋的功能更完整，還能更加省電。

上一篇【自造DIARY】micro:bit 空氣盒子製作教學（上篇）我們已經教大家如何撰寫基本感測器讀取與顯示程式，也將感測到的資料上傳到 ThingSpeak ，本篇將教大家如何使用 PMS3003 與 ESP-12F 的低功耗模式，並加入震動感測器的功能。

PMS3003

首先先來說明一下 PMS3003 的低功耗模式，還記得我們 PMS3003 的接線有一條名稱為 SET 嗎？沒錯！只要將 SET 輸入高電位， PMS3003 將工作在連續採樣的正常模式，風扇會一直持續轉動。若將 SET 輸入低電位， PMS3003 將進入低功耗模式，風扇將會停止轉動。

那我們要怎麼將這個功能放入我們之前寫好的程式裡呢？之前的程式是一直重複讀取資料並上傳到 ThingSpeak ，其實讀取完資料後，資料會存在我們設定的變數裡，如下圖所示：

讀取完資料後，資料會存在我們設定的變數裡（圖片來源：創客萊吧提供）

當我們調用「 PMS3003 pin… 」與「 DHT 11 pin… 」的程式積木時， micro:bit 會向感測器要資料，然後如上圖我們所撰寫的，將資料依序丟進變數裡（ Data1、Data2、….. ），之後程式會進到上傳資料的步驟，這時 PMS3003 其實是閒置的狀態，我們可以在此時讓 PMS3003 進入低功耗模式，等到上傳完資料後要再讀取 PMS3003 前，讓它進到正常模式即可。光是偶爾讓風扇停止轉動就能省很多電了呢！調用的程式積木如下圖：

PMS3003 閒置時，可以進入低功耗模式，需要用時再進到正常模式，能省很多電（圖片來源：創客萊吧提供）

我們將這個積木如剛剛的描述放在變數們的下方，記得要選對連接 pin 的位子，並在 set 後方選擇 ON 打開低功耗模式。

將上圖裡的積木放在變數們的下方（圖片來源：創客萊吧提供）

順便來新增一下當 micro:bit 要讀取 PMS3003 感測的數值時，開啟正常模式的程式積木。因為開啟時風扇會開始轉動，此時若馬上讀取數值會因為空氣擾動而使讀取的數值不正確。所以在開啟正常模式後，我們會加入一個暫停時間的積木，讓風扇轉動一陣子後再讀取數值。在此是設定 10 秒鐘，其實應該要大過 30 秒比較保險，您可以依照自己的狀況延長時間。

開啟正常模式與進入低功耗模式的程式積木一樣，只是要在 set 的後方選擇 OFF 關閉低功耗模式。程式寫到這裡，您的風扇應該會依照程式轉動與停止囉！

為避免空氣擾動而使讀取的數值不正確，可以加入一個暫停時間的積木，讓風扇轉動一陣子後再讀取數值（圖片來源：創客萊吧提供）

ESP-12F

接下來我們來設定 Wi-Fi ，什麼時候要讓它進入睡眠模式呢？沒錯！也就是上傳完資料後，傳完資料後我們正開啟 PMS3003 的風扇，等到真的讀取到 PM2.5 其實過了不少時間，這段時間我們沒有動用到 ESP-12F ，所以在傳完資料後我們可以讓 ESP-12F 進到睡眠模式，等到讀取完 PMS3003 的資料後，再喚醒 ESP-12F 。

依照 ESP-12F 的 Datasheet 它的睡眠模式有幾種，分別是 Modem-sleep 、 Light-sleep 與 Deep-sleep 。很遺憾的依照我們目前的接線（ TX 、 RX 、 VCC 、 GND ）只能使用 Modem-sleep ，因為其餘模式如果要喚醒的話，需要多一條線在 ESP-12F 的某腳位輸入 HIGH 才行，但是我們沒有多餘的接線能連接到那隻腳位，有興趣的夥伴可以自行研究，只要再加一組線上去就好了。

要讓我們的 ESP-12F 進入睡眠模式非常簡單， MbitBot 程式庫內有包含 Modem-sleep 開啟與關閉的程式積木，只要調用下方的程式積木即可。

讓 ESP-12F 進入睡眠模式需調用的積木（圖片來源：創客萊吧提供）

程式撰寫如下，在上傳完 ThingSpeak 後方加入睡眠模式的程式積木，記得連接的 pin 腳要選對，並在 set 後方選擇 ON 打開睡眠模式。

將睡眠模式的程式積木加在後方（圖片來源：創客萊吧提供）

那喚醒的積木也與睡眠模式的程式積木一樣，但要在 set 後方選擇 OFF 喚醒我們的 ESP-12F，並於喚醒積木的下方加入暫停時間 1 秒的積木來等待它喚醒。

（圖片來源：創客萊吧提供）

這樣我們 ESP-12F 也完成設定囉！

震動感應器：

其實讓 PMS3003 與 ESP-12F 進入低耗模式，已比之前全開時省電不少，特別是那個風扇一關掉整個非常有感，但是不是忘記還有幾個功能其實都是一直全開的呢？沒錯，就是我們的顯示螢幕、 micro:bit 表情 LED 矩陣與 MbitBot 上的 RGB LED 燈，這也是加入震動感測器的原因，概念是當接收到外來震動才會出現上述三種功能，比方說敲敲它、拿起來搖一搖或者敲擊擺放的桌面…等。

會調用到的積木如下圖所示，如果不想加入這功能或沒有感測器的夥伴可以跳過這一部份喔！

這步驟依個人需求來決定要不要做（圖片來源：創客萊吧提供）

程式的寫法比較複雜一點，可不是加入「 if…else 」即可。因為整個程式在運行的過程中加入非常多需要等待的指令，例如暫停時間。這類型的積木會讓整個程式凍結在那個步驟，此時若是想讀取其他指令是辦不到的。例如： micro:bit 正開啟 PMS3003 的風扇，此時進入暫停 10 秒的步驟，等待氣流正常才讀取數值。在 10 秒還未到的情況下是沒辦法接收訊息的，因為這個程式流程必須等待這 10 秒，就算我們敲的再大力， micro:bit 也無法接收到震動感測器的狀態。

照這樣說起來是不是很無解呢？別擔心！ MakeCode 提供了另外一個程式積木，這個積木能讓您同時執行兩組程式，那就是所謂的「背景運行」，它位在進階 > 控制的積木儲藏列裡。

意思是它能有一個正常執行的程式與一個背景運行的程式，且兩個程式的資料可以互通，只要功能不重複，基本上可以看成是兩個獨立運行的程式，當正常執行的 A 程式執行等待時間的指令時，背景運行的 B 程式依舊可以接收或執行動作，而不會被 A 程式影響到。

所以我們把讀取空氣感測數值以及上傳的程式留在「重複無限次」的積木裡，至於 OLED 螢幕顯示、 micro:bit 表情 LED、 MbitBot RGB LED 與震動感測器的程式，我們將它寫到背景運行的程式積木裡。

「背景運行」的程式積木不像「重複無限次」的積木一樣，它只會執行一次，但是我們需要一直重複接收敲擊並顯示。所以為了要讓它不斷執行，我們需要加入一個 While Loop 進去，那加入 While Loop 的背景運行程式看起來會像這樣：