监测室内湿度水平和空气质量,以确保更健康的生活和工作环境,降低呼吸问题和过敏的风险。
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硬件概览
它是如何工作的?
Environment 4 Click 基于 SHT41A-AD1B,这是第4代高精度 SHT 相对湿度和温度传感器,结合了 Sensirion 的 SGP41 基于 MOx 的气体传感器。基于 Sensirion 的成熟 CMOSens® 技术和在湿度传感方面的长期经验,SHT41A-AD1B 确保了最高的精度。它覆盖了从 0 到 100%RH 和 -40°C 到 125°C 的扩展工作湿度和温度范围,精度分别为 ±2%RH 和 ±0.3°C。SHT41A-AD1B 还专门用于汽车应用,满足诸如 85°C/85%RH 加速寿命测试和 AEC Q100 资格认证等可靠性要求。SHT41A-AD1B 在推荐的平均温度和湿度范围 5-60°C 和 20-80%RH 内工作效果最佳。长时间暴露在推荐正常范围之外的条件
下,尤其是在高相对湿度下,可能会暂时偏移 RH 信号。回到推荐的平均温度和湿度范围后,传感器将恢复到规格范围内。此组合解决方案的补充部分是 SGP41,这是 Sensirion 新的基于 MOx 的气体传感器,可提供一个 VOC 和一个基于 NOx 的室内空气质量信号。正如所述,SGP41 提供两个对室内环境中常见的 VOC 以及氧化气体(如 NOx 或 O3)敏感的原始数字信号。这意味着该板可以持续监测 VOC 和 NOx 情况,包括人类无法感知的潜在有害事件。原始信号与感应材料电阻的对数成正比,并由 Sensirion 强大的气体指数算法处理。该算法可自动触发空气处理设备清除室内气体污染物,而无需手动用户干
预。Environment 4 Click 使用标准 I2C 2 线接口与 MCU 通信。由于这两个传感器都只需要 3.3V 的逻辑电压水平运行,因此该 Click board™ 还配备了德州仪器的 PCA9306 电压电平转换器。I2C 接口总线线路被路由到双向电压电平转换器,使得该 Click board™ 能够与 3.3V 和 5V 的 MCU 正常工作。该 Click board™ 可以在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下运行,通过 VCC SEL 跳线选择。这样,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,该 Click board™ 配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32G071RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno
V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效
和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M0
MCU 内存 (KB)
128
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
36864
你完善了我!
配件
Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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 Environment 4 Click 驱动程序的 API。
关键功能:
environment4_sht_read_meas_hp
- 此功能以高精度从 SHT41A 设备读取温度和湿度测量值environment4_sgp_exe_conditioning
- 此功能通过使用 I2C 串行接口执行 SGP41 设备的调节命令environment4_sgp_meas_raw_signals
- 此功能通过使用 I2C 串行接口测量 SGP41 设备的原始信号
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 4 Click example
*
* # Description
* This example demonstrates the use of Environment 4 Click board by reading
* the temperature and humidity data and calculating VOC and NOx indexes.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes the driver, and reads and displays the SGP41 sensor unique serial number
* and performs its build-in self-test. After that performs the SHT41 sensor software reset
* and reads its unique serial number. Finally, it initializes the sensirion gas index algorithm
* for VOC and NOx index calculation.
*
* ## Application Task
* Reads the temperature (degC) and the relative humidity (%RH) data from SHT41 sensor with high precision.
* For the first 10 seconds it executes NOx conditioning and after that it reads the raw signals for VOC and NOx
* data and processes them with sensirion's gas index algorithm for calculating VOC and NOx indexes.
* All data will be displayed on the USB UART approximately once per second.
*
* @note
* Time required for reliably detecting VOC and NOx events on switching ON is typically less than 60 seconds.
* Refer to the SGP41 sensor datasheet for more timing specifications.
*
* @author Stefan Filipovic
*
*/
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "environment4.h"
#include "sensirion_gas_index_algorithm.h"
static environment4_t environment4;
static log_t logger;
static GasIndexAlgorithmParams voc_params;
static GasIndexAlgorithmParams nox_params;
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg; /**< Logger config object. */
environment4_cfg_t environment4_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.
environment4_cfg_setup( &environment4_cfg );
ENVIRONMENT4_MAP_MIKROBUS( environment4_cfg, MIKROBUS_1 );
if ( I2C_MASTER_ERROR == environment4_init( &environment4, &environment4_cfg ) )
{
log_error( &logger, " Communication init." );
for ( ; ; );
}
uint16_t serial_num_sgp[ 3 ];
if ( ENVIRONMENT4_OK == environment4_sgp_get_serial_num ( &environment4, serial_num_sgp ) )
{
log_printf ( &logger, " SGP Serial number: 0x%.4X%.4X%.4X\r\n",
serial_num_sgp[ 0 ], serial_num_sgp[ 1 ], serial_num_sgp[ 2 ] );
}
uint8_t test_result_sgp;
if ( ENVIRONMENT4_OK == environment4_sgp_exe_self_test ( &environment4, &test_result_sgp ) )
{
log_printf ( &logger, " SGP Self test result: " );
if ( ENVIRONMENT4_SGP_SELF_TEST_OK == test_result_sgp )
{
log_printf ( &logger, "OK\r\n" );
}
else
{
if ( ENVIRONMENT4_SGP_SELF_TEST_VOC_PIXEL == test_result_sgp )
{
log_printf ( &logger, "VOC pixel fail; " );
}
if ( ENVIRONMENT4_SGP_SELF_TEST_NOX_PIXEL == test_result_sgp )
{
log_printf ( &logger, "NOx pixel fail; " );
}
log_printf ( &logger, "\r\n" );
}
}
if ( ENVIRONMENT4_OK == environment4_sht_soft_reset ( &environment4 ) )
{
log_printf ( &logger, " SHT Software reset\r\n" );
Delay_1sec ( );
}
uint32_t serial_num_sht;
if ( ENVIRONMENT4_OK == environment4_sht_read_serial_num ( &environment4, &serial_num_sht ) )
{
log_printf ( &logger, " SHT Serial number: 0x%.8LX\r\n", serial_num_sht );
}
log_printf ( &logger, " Initialize Gas Index algorithm for VOC and NOx\r\n" );
GasIndexAlgorithm_init ( &voc_params, GasIndexAlgorithm_ALGORITHM_TYPE_VOC );
GasIndexAlgorithm_init ( &nox_params, GasIndexAlgorithm_ALGORITHM_TYPE_NOX );
log_info( &logger, " Application Task " );
}
void application_task ( void )
{
float temperature, humidity;
uint16_t comp_rh, comp_t, sraw_voc, sraw_nox;
int32_t voc_index, nox_index;
static uint8_t conditioning_num = 10;
Delay_ms ( 1000 );
if ( ENVIRONMENT4_OK == environment4_sht_read_meas_hp ( &environment4, &temperature, &humidity ) )
{
log_printf ( &logger, "\r\n Temperature: %.2f degC\r\n", temperature );
log_printf ( &logger, " Humidity: %.2f %%RH\r\n", humidity );
comp_rh = ( uint16_t ) ( humidity * ENVIRONMENT4_SHT_DATA_RESOLUTION /
( ENVIRONMENT4_SHT_ABS_MAX_HUM - ENVIRONMENT4_SHT_ABS_MIN_HUM ) );
comp_t = ( uint16_t ) ( ( temperature - ENVIRONMENT4_SHT_ABS_MIN_TEMP ) * ENVIRONMENT4_SHT_DATA_RESOLUTION /
( ENVIRONMENT4_SHT_ABS_MAX_TEMP - ENVIRONMENT4_SHT_ABS_MIN_TEMP ) );
if ( conditioning_num )
{
if ( ENVIRONMENT4_OK == environment4_sgp_exe_conditioning ( &environment4, comp_rh, comp_t, &sraw_voc ) )
{
conditioning_num--;
}
}
else
{
if ( ENVIRONMENT4_OK == environment4_sgp_meas_raw_signals ( &environment4, comp_rh, comp_t, &sraw_voc, &sraw_nox ) )
{
GasIndexAlgorithm_process( &voc_params, ( int32_t ) sraw_voc, &voc_index );
GasIndexAlgorithm_process( &nox_params, ( int32_t ) sraw_nox, &nox_index );
log_printf ( &logger, " VOC Index: %ld\r\n", voc_index );
log_printf ( &logger, " NOx Index: %ld\r\n", nox_index );
}
}
}
}
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