使用了 MicroPython 库,通过 定时器(Timer)ADC(模数转换器) 功能来实时读取传感器数据。使用定时器可以实现高精度、非阻塞、低资源消耗的周期性任务,保证实时性和可靠性,特别适用于嵌入式系统中的多任务处理和低功耗场景。


代码如下:

from machine import Pin, ADC, Timer
import utime

class Config:
    SENSOR_PINS = [2, 4, 36, 39]  # 定义传感器引脚
    SAMPLING_PERIOD_MS = 20  # 采样周期 (ms)

# 初始化传感器函数
def init_sensor(pin):
    """初始化ADC传感器"""
    sensor = ADC(Pin(pin))
    sensor.width(ADC.WIDTH_12BIT)  # 设置12位分辨率,读取范围0-4096
    sensor.atten(ADC.ATTN_11DB)   # 设置衰减,测量范围为0-3.3V
    return sensor

def init_sensors(pins):
    """初始化所有传感器"""
    return [init_sensor(pin) for pin in pins]

class DataLogger:
    def __init__(self, sensor_pins, sampling_period_ms):
        self.sensors = init_sensors(sensor_pins)
        self.sampling_period_ms = sampling_period_ms
        self.counter = 1
        self.timer = Timer(-1)

    def sample_callback(self, timer):
        """定时器回调函数,采集数据"""
        # 获取时间戳
        timestamp = utime.ticks_ms()

        # 读取所有传感器值
        sensor_values = [sensor.read_u16() for sensor in self.sensors]

        # 打印时间戳、计数和传感器值
        print(f"{timestamp},{self.counter},{','.join(map(str, sensor_values))}")

        # 增加计数
        self.counter += 1

    def start(self):
        """启动数据采集"""
        self.timer.init(period=self.sampling_period_ms, mode=Timer.PERIODIC, callback=self.sample_callback)

    def stop(self):
        """停止数据采集"""
        self.timer.deinit()

# 主程序
if __name__ == "__main__":
    logger = DataLogger(Config.SENSOR_PINS, Config.SAMPLING_PERIOD_MS)

    try:
        logger.start()
        while True:
            utime.sleep(1)  # 主线程空转,避免退出
    except KeyboardInterrupt:
        logger.stop()
        print("程序已停止")

传感器的引脚和采样周期都可以通过配置类 Config 进行调整,方便扩展和修改配置。如果要增加采集的模拟传感器数量,更改class Config里面的SENSOR_PINS = [2, 4, 36, 39]就可以。

代码讲解:

利用定时器确保在设定的采样周期内周期性地获取传感器数据,能够实时反映传感器的变化。同时由于使用了定时器进行回调,主线程(通过 while True 空转)不会被阻塞,可以继续执行其他任务,或者在采集停止时优雅地退出。

通过 ADC.WIDTH_12BIT 设置传感器的输出范围是 0 到 4095,能够提供更高精度的数值。传感器设置了 11dB 的衰减,适用于 0-3.3V 的电压范围,适合大部分传感器应用。传感器的引脚和采样周期都通过配置类 Config 进行调整,方便扩展和修改配置。DataLogger 类封装了数据采集的逻辑,使代码更具可读性和模块化,便于后期扩展或重用。主程序通过 utime.sleep(1) 使主线程空转,避免程序频繁退出。使用定时器回调的方式减少了主程序的计算负担,从而节省了资源。


优化版代码

加入MAX_SAMPLIE参数,可以自定义每次采集的点数。采集到设定点数时候自动停止采集。

from machine import Pin, ADC, Timer
import utime

class Config:
    SENSOR_PINS = [4, 2]  # 定义传感器引脚
    SAMPLING_PERIOD_MS = 20  # 采样周期 (ms)
    MAX_SAMPLES = 1000  # 最大采样次数

# 初始化传感器函数
def init_sensor(pin):
    """初始化ADC传感器"""
    sensor = ADC(Pin(pin))
    sensor.width(ADC.WIDTH_12BIT)  # 设置12位分辨率,读取范围0-4096
    sensor.atten(ADC.ATTN_11DB)   # 设置衰减,测量范围为0-3.3V
    return sensor

def init_sensors(pins):
    """初始化所有传感器"""
    return [init_sensor(pin) for pin in pins]

class DataLogger:
    def __init__(self, sensor_pins, sampling_period_ms, max_samples):
        self.sensors = init_sensors(sensor_pins)
        self.sampling_period_ms = sampling_period_ms
        self.counter = 1
        self.max_samples = max_samples  # 最大采样次数
        self.timer = Timer(-1)

    def sample_callback(self, timer):
        """定时器回调函数,采集数据"""
        if self.counter > self.max_samples:
            # 达到最大采样次数,停止定时器
            self.stop()
            print(f"采集完成,共采集数据 {self.max_samples} 次")
            return

        # 获取时间戳
        timestamp = utime.ticks_ms()

        # 读取所有传感器值
        sensor_values = [sensor.read_u16() for sensor in self.sensors]

        # 打印时间戳、计数和传感器值
        print(f"{timestamp},{self.counter},{','.join(map(str, sensor_values))}")

        # 增加计数
        self.counter += 1

    def start(self):
        """启动数据采集"""
        self.timer.init(period=self.sampling_period_ms, mode=Timer.PERIODIC, callback=self.sample_callback)

    def stop(self):
        """停止数据采集"""
        self.timer.deinit()

# 主程序
if __name__ == "__main__":
    logger = DataLogger(Config.SENSOR_PINS, Config.SAMPLING_PERIOD_MS, Config.MAX_SAMPLES)

    try:
        logger.start()
        while True:
            utime.sleep(1)  # 主线程空转,避免退出
    except KeyboardInterrupt:
        logger.stop()
        print("程序已停止")

增加了最大采样次数MAX_SAMPLES和if判断语句,当counter>max_samples时候,停止采集数据,如果想取消这个功能,把以下代码删掉即可

if self.counter > self.max_samples:
    # 达到最大采样次数,停止定时器
    self.stop()
    print(f"采集完成,共采集数据 {self.max_samples} 次")
    return

 ESP32引脚图

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