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30 分钟

使用SGP30和PIC18F57Q43确保您呼吸的空气质量达到最高标准

看见看不见的,呼吸纯净空气

Air quality 4 Click with Curiosity Nano with PIC18F57Q43

已发布 6月 25, 2024

点击板

Air quality 4 Click

开发板

Curiosity Nano with PIC18F57Q43

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F57Q43

从家庭到工作场所,我们的空气质量监测解决方案可以无缝集成到任何环境中,为更安全、更清洁的生活方式提供实时见解。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Air Quality 4 Click基于Sensirion的SGP30,这是用于室内应用的多像素气体传感器。该传感器是芯片上几个金属氧化物传感元件(像素)的系统,用于测量和处理空气中各种气体的读数,并以两种互补的空气质量读数形式输出它们 - 总挥发性有机化合物(TVOC)[ppb]和CO2等效信号[ppm]。传统的金属氧化物(MOX)传感器在硅氧烷暴露后会出现敏感性和响应性下降的问题。硅氧烷是空气中常见的化合物,对MOX传感器产生负面影响。为了克服这个问题,SGP30传感器使用先进的MOXSens®技术,对硅氧烷污染提供无与伦比的耐用性。这导致了前所未有的长期稳定性和准确性。SGP30使用动态基线补偿算法和校准参数来准确记录TVOC和CO2eq的特性。这些

补偿算法的基线值可以外部存储,并通过适当的I2C命令读回设备,并在断电或重新启动时使用。在I2C初始化命令后的前15秒内,传感器处于收集传感器测量和基线补偿数据的初始化阶段。当尝试测量命令时,它将返回400 ppm CO2eq和0 ppb TVOC的固定值。该设备还允许在补偿值和原始值上对空气湿度进行校正。然而,应该使用绝对湿度传感器来获得湿度读数。来自SHT Click或类似的湿度测量设备的读数可以用于此目的。适当的I2C命令将值存储在芯片内存中,并相应地执行校正。Air Quality 4 Click上的其他组件用于为SGP30传感器IC提供必要的电压级别。该传感器具有公共电压级别为1.8V,因此为了与3.3V和5V兼容的MCU进行正确通信,必须使用小型LDO电

压调节器,以及提供所需逻辑电压级别的电平转换器。小型500mA LDO电压调节器SPX3819M5为SGP30提供1.8V的电源。PCA9306双向I2C总线和SMBus电平转换器用于电平转换。该电平转换器IC允许将I2C信号电平转换为由VCC SEL板载SMD跳线选择的电压级别。这允许3.3V和5V兼容的MCU与Air Quality 4 Click进行接口连接。有关所有可用I2C命令的更详细信息,请参阅SGP30数据表。然而,所有执行空气质量读数和计算H2和乙醇浓度水平的函数和命令都包含在提供的Air Quality 4 Click库中。其中包括一个示例应用程序,可用作自定义应用程序设计的参考。

Air quality 4 Click top side image
Air quality 4 Click bottom side image

功能概述

开发板

PIC18F57Q43 Curiosity Nano 评估套件是一款尖端的硬件平台,旨在评估 PIC18-Q43 系列内的微控制器。其设计的核心是包含了功能强大的 PIC18F57Q43 微控制器(MCU),提供先进的功能和稳健的性能。这个评估套件的关键特点包括一个黄 色用户 LED 和一个响应灵敏的机械用户开关,提供无

缝的交互和测试。为一个 32.768kHz 水晶振荡器足迹提供支持,确保精准的定时能力。套件内置的调试器拥有一个绿色电源和状态 LED,使编程和调试变得直观高效。此外,增强其实用性的还有虚拟串行端口 (CDC)和一个调试 GPIO 通道(DGI GPIO),提供广泛的连接选项。该套件通过 USB 供电,拥有由

 MIC5353 LDO 调节器提供支持的可调目标电压功能,确保在 1.8V 至 5.1V 的输出电压范围内稳定运行,最大输出电流为 500mA,受环境温度和电压限制。

PIC18F57Q43 Curiosity Nano double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

Microchip

引脚数

48

RAM (字节)

8196

你完善了我!

配件

Curiosity Nano Base for Click boards 是一款多功能硬件扩展平台,专为简化 Curiosity Nano 套件与扩展板之间的集成而设计,特别针对符合 mikroBUS™ 标准的 Click 板和 Xplained Pro 扩展板。这款创新的基板(屏蔽板)提供了无缝的连接和扩展可能性,简化了实验和开发过程。主要特点包括从 Curiosity Nano 套件提供 USB 电源兼容性,以及为增强灵活性而提供的另一种外部电源输入选项。板载锂离子/锂聚合物充电器和管理电路确保电池供电应用的平稳运行,简化了使用和管理。此外,基板内置了一个固定的 3.3V 电源供应单元,专用于目标和 mikroBUS™ 电源轨,以及一个固定的 5.0V 升压转换器,专供 mikroBUS™ 插座的 5V 电源轨,为各种连接设备提供稳定的电力供应。

Curiosity Nano Base for Click boards accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
NC
NC
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
PB2
SCL
I2C Data
PB1
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Air quality 4 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity Nano with PIC18F57Q43作为您的开发板开始。

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
PIC18F47Q10 Curiosity Nano front image hardware assembly
Prog-cut 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
PIC18F57Q43 Curiosity MCU Step 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

这个库包含Air Quality 4 Click驱动程序的API。

关键函数:

  • air_quality4_soft_reset - 调用通用复位功能,重置芯片上的所有状态。

  • air_quality4_get_co2_and_tvoc - 写入 2 字节 CO2 数据和 2 字节 TVOC 数据,不包含 CRC 数据。

  • air_quality4_get_h2_and_ehtoh - 写入 2 字节 H2 数据和 2 字节 EthOH 数据,不包含 CRC 数据。

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 
 * \brief AirQuality4 Click example
 * 
 * # Description
 * This application measures the amount of substances in air and air quality and logs the results.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * nitializes Click driver and gets ID data.
 * 
 * ## Application Task  
 * Performs measurements of air concentracion for H2, EthOH, CO2 and TVOC data.
 * Results of measurement shows on USBUART.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "airquality4.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static airquality4_t airquality4;
static log_t logger;
static uint8_t buffer_data[ 6 ];
static uint16_t data_buffer[ 2 ];

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    airquality4_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    airquality4_cfg_setup( &cfg );
    AIRQUALITY4_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    airquality4_init( &airquality4, &cfg );
    airquality4_default_cfg( &airquality4 );
}

void application_task ( void )
{
    air_quality4_get_h2_and_ethon( &airquality4, data_buffer);

    log_printf( &logger, "H2 value is: %u\n", data_buffer[ 0 ] );
    log_printf( &logger, "EthOH value is:  %u\n", data_buffer[ 1 ] );

    air_quality4_set_baseline( &airquality4 );
    air_quality4_get_co2_and_tvoc( &airquality4, &data_buffer[ 0 ] );
    
    log_printf( &logger, "CO2 value is: %u\n", data_buffer[ 0 ] );
    log_printf( &logger, "TVOC value is: %u\n\n", data_buffer[ 1 ] );

    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;
}


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

额外支持

资源

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