初学者
10 分钟

使用 SHT40-BD1B、STC31-C 和 PIC32MZ1024EFF144 提升室内空气质量监测能力

实现更智能、更健康空间的高精度环境感测解决方案!

Environment 5 Click with UNI Clicker

已发布 4月 01, 2025

点击板

Environment 5 Click

开发板

UNI Clicker

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ1024EFF144

确保环境监测所需的可靠数据(温度、湿度和二氧化碳测量)

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Environment 5 Click 集成了两款来自 Sensirion 的高性能传感器:SHT40-BD1B 数字温湿度传感器和 STC31-C 二氧化碳(CO₂)传感器。两者结合构建了一个可靠的环境监测平台,适用于多种应用场景,特别适合对低功耗、高精度和长期稳定性有要求的系统。在一块紧凑型板卡上,SHT40-BD1B 和 STC31-C 提供温度、湿度和 CO₂ 浓度的精准监测,使其成为智能建筑系统、HVAC 控制、空气质量监测以及各类便携或嵌入式解决方案的理想选择。SHT40-BD1B 是 Sensirion 最新一代温湿度传感器,基于全新优化的 CMOSens® 芯片架构,具有低功耗和优异的精度表现。湿度测量范围为 0 至 100% RH,典型精度为 ±1.8% RH;温度测量范围为 -40 至 +125°C,典型精度为 ±0.2°C。该传感器符合 JEDEC JESD47 行业标准,并通过 RESET® 与 WELL Building Standard™ 

健康建筑标准认证,确保其在健康导向和室内环境监测中的可靠性。STC31-C 是一款紧凑型芯片级 CO₂ 传感器,适用于高浓度、高精度气体测量,适合电池供电及 OEM 应用。它基于 Sensirion 专利的 CMOSens® 技术,将传感器、信号处理和数字校准集成在单个 CMOS 芯片中,具有优异的重复性和长期稳定性。其测量范围为 0 至 100 vol%,精度为 ±0.2 vol% ±2.0% 读数值,同时具备出色的温度稳定性,漂移仅为每摄氏度 0.02 vol%。Environment 5 Click 采用全新设计,支持 MIKROE 推出的 “Click Snap” 功能。与标准 Click 板不同,Snap 结构允许用户通过断开 PCB,将主要传感区域拆分出来,从而在安装上提供更多灵活性。Snap 部分可通过标记的 1-8 引脚直接访问传感器信号,实现独立工作。同时 Snap 区域预设螺丝孔位,便于用户将分离部分固定在目标位

置。该 Click 板使用 I2C 接口进行通信,时钟频率高达 1MHz,可确保与主控 MCU 快速通信。CO₂ 传感器的 I2C 地址可通过 Snap 区域中的 ADDR SEL 跳线轻松配置,支持多个设备共存于同一总线上。除了 I2C 接口引脚外,Environment 5 Click 还配备 EN 引脚,用于控制 MAX40200 理想二极管,该二极管在此设计中作为电源开关。当 EN 引脚被激活时,MAX40200 将为板上的两个传感器供电。此电源管理方式便于根据实际需求启用或关闭传感器,非常适合低功耗和电池供电应用。该 Click 板仅支持 3.3V 逻辑电平。在使用不同逻辑电平的 MCU 前,必须进行适当的电平转换。该板还附带了函数库和示例代码,可作为进一步开发的参考。

Environment 5 Click hardware overview image

功能概述

开发板

UNI Clicker 是一款紧凑型开发板,设计为一体化解决方案,它将 Click 板™ 的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它支持广泛的微控制器,如 Microchip、ST、NXP 和 TI 等厂商的不同 ARM、PIC32、dsPIC、PIC 和 AVR(不论其引脚数量),具备四个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™ 连接,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个调试器/程序员连接器,以及两个 26 针头用于与外部电子设备的接口。得益于创新的制造技术,它允许您迅速构建具有独特功能和特性的小工

具。UNI Clicker 开发套件的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了可以选择 UNI Clicker 的编程方式,使用第三方程序员或通过板载 JTAG/SWD 头连接的 CODEGRIP/mikroProg 外,UNI Clicker 板还包括一个为开发套件提供的干净且调节过的电源供应模块。它提供了两种供电方式;通过 USB Type-C(USB-C)连接器,其中板载电压调节器为板上每个组件提供适当的电压水平,或使用锂聚 合物/锂离子电池通过板载电池连接器供电。所有 mikroBUS™ 本身支持的通信方法(加上 USB

 HOST/DEVICE)都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、为 MCU 卡提供的标准化插座(SiBRAIN 标准),以及几个用户可配置的按钮和 LED 指示灯。UNI Clicker 是 Mikroe 快速开发生态系统的一个重要组成部分,允许您在几分钟内创建新的应用程序。它由 Mikroe 软件工具原生支持,得益于大量不同的 Click 板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作的许多方面。

UNI clicker double image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

类型

8th Generation

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

Microchip

引脚数

144

RAM (字节)

262144

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Device Enable
PH2
RST
ID COMM
PH3
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PA2
SCL
I2C Data
PA3
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Environment 5 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

UNI Clicker front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以UNI Clicker作为您的开发板开始。

UNI Clicker front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
SiBRAIN for STM32F745VG front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto image step 7 hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

Environment 5 Click 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。

示例描述
此示例演示了 Environment 5 Click 板的使用,该板可测量温度、湿度和 CO₂ 浓度。示例程序初始化设备、读取传感器 ID,并持续记录环境数据。

关键功能:

  • environment5_cfg_setup - 初始化 Click 配置结构为默认值。

  • environment5_init - 初始化该 Click 板所需的所有引脚和外设。

  • environment5_default_cfg - 执行 Environment 5 Click 板的默认配置。

  • environment5_sht_read_meas_hp - 从 SHT40 设备读取高精度的温度和湿度数据。

  • environment5_stc_set_hum - 在 STC31-C 设备上设置相对湿度补偿值。

  • environment5_stc_read_meas - 从 STC31-C 设备读取气体浓度和温度数据。

应用初始化
初始化日志记录器并配置 Environment 5 Click 板,同时获取并记录板载传感器的产品号和序列号。

应用任务
持续读取并记录来自传感器的温度(摄氏度)、湿度(%RH)和 CO₂ 浓度(体积百分比)。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Environment 5 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Environment 5 Click board, which provides 
 * temperature, humidity, and CO2 concentration measurements. The example initializes 
 * the device, reads sensor IDs, and continuously logs environmental data.
 *
 * The demo application is composed of two sections:
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the logger and configures the Environment 5 Click board. It also retrieves 
 * and logs the product and serial numbers of the onboard sensors.
 *
 * ## Application Task
 * Continuously reads and logs temperature (degC) and humidity (%RH), and CO2 concentration 
 * (vol%) from sensors.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "environment5.h"

static environment5_t environment5;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    environment5_cfg_t environment5_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    environment5_cfg_setup( &environment5_cfg );
    ENVIRONMENT5_MAP_MIKROBUS( environment5_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == environment5_init( &environment5, &environment5_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( ENVIRONMENT5_ERROR == environment5_default_cfg ( &environment5 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    uint32_t stc_prod_num = 0;
    uint32_t stc_serial_msb = 0;
    uint32_t stc_serial_lsb = 0;
    if ( ENVIRONMENT5_OK == environment5_stc_read_id ( &environment5, &stc_prod_num, &stc_serial_msb, &stc_serial_lsb ) )
    {
        log_printf ( &logger, " STC31-C Product number: 0x%.8LX\r\n", stc_prod_num );
        log_printf ( &logger, " STC31-C Serial number: 0x%.8LX%.8LX\r\n", stc_serial_msb, stc_serial_lsb );
    }

    uint32_t sht_serial = 0;
    if ( ENVIRONMENT5_OK == environment5_sht_read_serial ( &environment5, &sht_serial ) )
    {
        log_printf ( &logger, " SHT40 Serial number: 0x%.8LX\r\n", sht_serial );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float temperature = 0;
    float humidity = 0;
    float co2_concentration = 0;

    err_t error_flag = environment5_sht_read_meas_hp ( &environment5, &temperature, &humidity );
    if ( ENVIRONMENT5_OK == error_flag )
    {
        error_flag |= environment5_stc_set_temp ( &environment5, temperature );
        error_flag |= environment5_stc_set_hum ( &environment5, humidity );
        error_flag |= environment5_stc_read_meas ( &environment5, &co2_concentration, NULL );
    }

    if ( ENVIRONMENT5_OK == error_flag )
    {
        log_printf ( &logger, " Temperature: %.2f degC\r\n", temperature );
        log_printf ( &logger, " Humidity: %.2f %%RH\r\n", humidity );
        log_printf ( &logger, " CO2 in air [0-40]: %.2f vol%%\r\n\n", co2_concentration );
    }

    Delay_ms ( 500 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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