初学者
10 分钟

使用ENS161和PIC18LF46K80监测室内空气状况

数字金属氧化物多气体传感解决方案

Air Quality 11 Click with EasyPIC v8

已发布 6月 24, 2024

点击板

Air Quality 11 Click

开发板

EasyPIC v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18LF46K80

通过检测各种挥发性有机化合物(VOCs),监测和分析您在室内呼吸的空气。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Air Quality 11 Click基于ScioSense的ENS161,这是一款基于金属氧化物(MOX)技术的多气体传感器。它具有四个传感器元件,支持等温模式和低功率模式。这款先进的传感器具有独特的能力,可以独立控制热板,以检测广泛的挥发性有机化合物(VOCs),如乙醇、甲苯、氢和氧化气体,并具有增强的灵敏度。ENS161配备了智能的片上算法,处理原始传感器数据,计算各种空气质量指标,如TVOC和CO2等效值,以及进行湿度和温度补偿。ENS161的一个关键功能是其TrueVOC®空气质量检测,符合全球室内空气质量(IAQ)标准。它可以测量等效CO2(eCO2)从0到65,000 ppb,满足暖通空调要求,以及等效总挥发性有

机化合物(eTVOC)从400到65,000 ppm CO2等效。此外,它支持德国联邦环境署(UBA)的空气质量指数(AQI-U)从1到5以及相对空气质量指数(AQI-S)从0到500。此解决方案适用于物联网设备、可穿戴设备、对能源敏感的建筑自动化、暖通空调系统、家用电器等。此Click board™支持灵活的通信选项,支持I2C和SPI接口。这些接口支持高达1MHz的I2C通信速度和高达10MHz的SPI通信速度。用户可以通过调整COMM SEL部分的SMD跳线来选择他们喜欢的通信协议。为了避免潜在的问题,跳线必须对齐在同一侧。另外一个标记为ADDR SEL的SMD跳线使得可以调整I2C从设备地址。ENS161传感器使用mikroBUS™插座的3.3V电源作为其逻

辑电平侧的电源,并使用1.8V作为主电源,通过AP2112 CMOS LDO稳压器从3.3V mikroBUS™电源轨转换而来。通过来自mikroBUS™插座的EN引脚来启用此LDO,该引脚还可以作为整个设备的全局使能。除了SPI和I2C的通信引脚外,ENS161还使用一个中断(INT)引脚,用于在新的输出数据可用时向主机MCU发出警报。此Click board™只能使用3.3V逻辑电压电平。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Air Quality 11 Click hardware overview image

功能概述

开发板

EasyPIC v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持许多高引脚计数的8位PIC微控制器,来自Microchip,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次集成的调试器/程序员。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。得益于创新的制造技术,EasyPIC v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何时候都能访问。

EasyPIC v8 开发板的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了先进的集成CODEGRIP程 序/调试模块,该模块提供许多有价值的编程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成外,该板还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB DEVICE和CAN也包括在内,包括 广受好评的mikroBUS™标准、两种显示选项(图形和

基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座。这些插座覆盖了从最小的只有八个至四十个引脚的8位PIC MCU的广泛范围。EasyPIC v8 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。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,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

EasyPIC v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

64

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

3648

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
ID SEL
RE1
RST
SPI Select / ID COMM
RE0
CS
SPI Clock
RC3
SCK
SPI Data OUT
RC4
MISO
SPI Data IN
RC5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Device Enable
RC0
PWM
Interrupt
RB0
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RC3
SCL
I2C Data
RC4
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Air Quality 11 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyPIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyPIC v8作为您的开发板开始。

EasyPIC v8 front image hardware assembly
Buck 22 Click front image hardware assembly
MCU DIP 40 hardware assembly
EasyPIC v8 DIP MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto DIP image step 7 hardware assembly
Necto image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image 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

该库包含 Air Quality 11 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • airquality11_get_aqi_uba - 此函数读取根据UBA计算的空气质量指数。

  • airquality11_get_tvoc - 此函数读取以ppb为单位计算的等效TVOC浓度。

  • airquality11_get_aqi_s - 此函数读取由ScioSense专有的相对空气质量指数计算得到的值。

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 Air Quality 11 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Air Quality 11 Click board 
 * by reading and displaying the calculated Air Quality Index according to the UBA and ScioSense, 
 * and equivalent TVOC and CO2 concentration.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * The initialization of I2C and SPI module and log UART.
 * After driver initialization, the app sets the default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * The demo application displays the Air Quality Index of the UBA information,
 * concentration of the TVOC and CO2 and Air Quality Index according to ScioSense.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void airquality11_display_aqi_uba ( void )
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "airquality11.h"

static airquality11_t airquality11;
static log_t logger;

/**
 * @brief Air Quality 11 display AQI-UBA function.
 * @details This function parses the Air Quality Index per UBA (AQI-UBA) value 
 * and displays it on the USB UART.
 * @param[in] aqi_uba : AQI-UBA value.
 * @return None.
 * @note None.
 */
void airquality11_display_aqi_uba ( uint8_t aqi_uba );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    airquality11_cfg_t airquality11_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.
    airquality11_cfg_setup( &airquality11_cfg );
    AIRQUALITY11_MAP_MIKROBUS( airquality11_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = airquality11_init( &airquality11, &airquality11_cfg );
    if ( ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) || ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( AIRQUALITY11_ERROR == airquality11_default_cfg ( &airquality11 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }

    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "---------------------------\r\n " );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t aqi_uba = 0;
    uint16_t aq_data = 0;

    if ( AIRQUALITY11_OK == airquality11_get_aqi_uba( &airquality11, &aqi_uba ) )
    {
        airquality11_display_aqi_uba( aqi_uba );
        Delay_ms ( 100 );
    }

    if ( AIRQUALITY11_OK == airquality11_get_tvoc( &airquality11, &aq_data ) )
    {
        log_printf( &logger, " TVOC: %u [ppb]\r\n", aq_data );
        Delay_ms ( 100 );
    }

    if ( AIRQUALITY11_OK == airquality11_get_co2( &airquality11, &aq_data ) )
    {
        log_printf( &logger, " ECO2: %u [ppm]\r\n", aq_data );
        Delay_ms ( 100 );
    }

    if ( AIRQUALITY11_OK == airquality11_get_aqi_s( &airquality11, &aq_data ) )
    {
        log_printf( &logger, " AQIS: %u [idx]\r\n", aq_data );
        Delay_ms ( 100 );
    }
    
    log_printf( &logger, "---------------------------\r\n " );
    Delay_ms ( 1000 );
}

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;
}

void airquality11_display_aqi_uba ( uint8_t aqi_uba )
{
    switch ( aqi_uba )
    {
        case AIRQUALITY11_AQI_UBA_EXELLENT:
        {
            log_printf( &logger, " AQI-UBA Rating: Exellent\r\n" );
            log_printf( &logger, " Hygienic Rating: No objections\r\n" );
            log_printf( &logger, " Recommendation: Target\r\n" );
            log_printf( &logger, " Exposure Limit: No limit\r\n" );
            break;
        }
        case AIRQUALITY11_AQI_UBA_GOOD:
        {
            log_printf( &logger, " AQI-UBA Rating: Good\r\n" );
            log_printf( &logger, " Hygienic Rating: No relevant objections\r\n" );
            log_printf( &logger, " Recommendation: Sufficient ventilation\r\n" );
            log_printf( &logger, " Exposure Limit: No limit\r\n" );
            break;
        }
        case AIRQUALITY11_AQI_UBA_MODERATE:
        {
            log_printf( &logger, " AQI-UBA Rating: Moderate\r\n" );
            log_printf( &logger, " Hygienic Rating: Some objections\r\n" );
            log_printf( &logger, " Recommendation: Increased ventilation - Search for sources\r\n" );
            log_printf( &logger, " Exposure Limit: < 12 months\r\n" );
            break;
        }
        case AIRQUALITY11_AQI_UBA_POOR:
        {
            log_printf( &logger, " AQI-UBA Rating: Poor\r\n" );
            log_printf( &logger, " Hygienic Rating: Major objections\r\n" );
            log_printf( &logger, " Recommendation: Intensified ventilation - Search for sources\r\n" );
            log_printf( &logger, " Exposure Limit: < 1 month\r\n" );
            break;
        }
        case AIRQUALITY11_AQI_UBA_UNHEALTHY:
        {
            log_printf( &logger, " AQI-UBA Rating: Unhealthy\r\n" );
            log_printf( &logger, " Hygienic Rating: Situation not acceptable\r\n" );
            log_printf( &logger, " Recommendation: Use only if unavoidable - Intensified ventilation recommended \r\n" );
            log_printf( &logger, " Exposure Limit: hours\r\n" );
            break;
        }
        default:
        {
            log_printf( &logger, " AQI-UBA Rating: Unknown\r\n" );
            break;
        }
    }
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n " );
}

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

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